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Vol.74 No.22
2025年11月20日
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Vol.74 No.21
2025年11月05日
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Vol.74 No.20
2025年10月20日
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Vol.74 No.19
2025年10月05日
- 全部过刊
摘要 +
镍基超导体的发现, 为高温超导研究开辟了新的方向. 深入探索其物理机制, 不仅有助于揭示高温超导的奥秘, 也将拓展超导材料的潜在应用范围. 镍基超导作为一个新兴的研究领域, 在短短几年内取得了显著的研究进展. 例如, 双层镍氧化物在压力下转变温度超过液氮沸点, 而无限层和双层镍氧化物体系的薄膜样品则实现了常压超导. 从新材料的发现、物理性质的深入研究, 到理论模型的不断提出和完善, 这些进展都为理解高温超导机制提供了新的视角.
摘要 +
二维Janus磁性体系因空间反演对称性破缺, 易产生较大的DMI作用项(Dzyaloshinskii Moriya interaction), 为探索磁拓扑结构及发展新一代赛道级磁存储器件提供了理想的平台. 在该研究领域中, 寻找具有高居里温度的体系至关重要, 这直接关系到材料在实际高温环境下的磁性能稳定性与应用潜力. 本研究基于已有文献报道与开源数据库, 构建了包含16880种ABC型二维材料的数据集. 以材料的化学计量比、元素固有属性及电子结构特征为描述符, 分别采用随机森林、梯度提升决策树、极端梯度提升和极端随机树4种机器学习模型, 对二维材料的居里温度展开预测训练, 并通过十折交叉验证评估模型的学习性能. 研究结果表明, 极端梯度提升模型对居里温度的预测精度最高且具备最优的泛化能力. 基于最优模型, 对4024种尚未探索的二维Janus结构材料进行了居里温度预测, 最终筛选出54种同时具备热稳定性、高磁矩、高居里温度的二维Janus材料. 为验证预测结果的可靠性, 研究进一步结合第一性原理计算与海森伯模型, 对随机选取的4种候选Janus体系进行了理论验证. 本研究为加速发掘兼具稳定性与高居里温度的二维Janus磁性材料提供了新的技术途径, 对推动二维磁性材料在信息存储等领域的应用具有重要意义.
摘要 +
里德伯原子具有较大的电偶极矩, 对电磁信号较为敏感, 基于里德伯原子的接收机, 是一种全新的接收体制, 在通信领域展现出广阔的应用前景. 根据香农公式建立了里德伯原子接收机信道容量模型, 分析了原子数密度、激光束腰及耦合光拉比频率对里德伯原子接收机信道容量的影响. 提出了调整耦合光拉比频率以优化信道容量的策略, 推导出使信道容量最大的耦合光拉比频率的解析解. 本研究为高性能里德伯原子接收机的设计与信道容量优化提供了理论指导.
摘要 +
硅光电倍增管(SiPM)在微弱光探测领域已获得广泛应用. 然而基于小尺寸G-APD单元的SiPM存在有效几何填充因子(GFF)受限问题, 使其光子探测效率(PDE)相对较低. 此外, 受硅材料本征特性制约, 其在近红外波段的PDE亦相对不足. 针对上述问题, 本文提出一种基于拓扑光子晶体(TPC)的分区域光场调控方案, 旨在不改变SiPM内部结构的前提下提升其PDE. 通过COMSOL电磁波频域仿真, 揭示了死区拓扑边缘态引导、光敏区慢光效应及布拉格散射的多波段协同机制: 在460—700 nm波段, 死区蜂窝晶格通过Floquet周期性分析诱导拓扑边缘态, 同时利用晶格周期性介电分布激发布拉格散射, 减少光子在金属表面的反射损耗, 将光子精准耦合至光敏区, 其在621 nm处的有效GFF从46.4%提升至63.1%; 在700—1100 nm波段, 除布拉格散射减少反射损耗外, 所设计的周期性硅柱结构可通过慢光效应有效延长光子横向传播路径, 进而提升与光敏区耦合概率, 其在900 nm处的吸收效率由41.19%显著提升至55.94%. 仿真结果表明, 该设计方案使SiPM在460—1100 nm波段PDE平均提升50% (峰值达81%), 可以通过主流的刻蚀工艺(电子束光刻+反应离子刻蚀)实现. 与传统微透镜及等离激元结构相比, TPC在宽光谱响应与工艺简化方面具有显著优势. 本研究为SiPM的光子回收与PDE增强提供了拓扑光子学新路径.
摘要 +
金属氢化物是先进反应堆研发中具有重要应用前景的中子慢化剂材料, 其热中子散射数据对反应堆设计精度具有重要影响. 本文通过准随机结构和第一性原理晶格动力学方法, 计算了亚化学计量氢化锆和氢化钇的声子态密度等参数, 以此为基础, 基于核数据处理程序NECP-Atlas计算获得了不同亚化学计量氢化物的热中子散射律数据, 并分析了氢含量对氢化物热散射截面以及临界装置有效增殖系数的影响. 研究表明: 氢化物中氢含量的变化导致热散射截面存在差异, 进而影响核反应堆的计算结果, 对于装载氢化锆的ICT003和ICT013系列基准题(H/Zr约为1.6), 采用其他氢含量氢化锆的热散射律数据导致有效增殖系数最大偏差为104 pcm; 对于装载ZrH2的HCM003系列基准题, 采用其他氢含量氢化锆热散射律数据导致有效增殖系数最大偏差为147 pcm. 本文数据集可在科学数据银行数据库https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00179 中访问获取.
摘要 +
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了本征单层二碲化钨 (WTe2)、单碲空位缺陷(VTe)单层WTe2及稀土元素X (X = Ce, Yb, Eu)掺杂含VTe的单层WTe2 (VTe-X)的能带结构、电子态密度及光学性质, 以探究稀土掺杂与单碲空位缺陷的共同作用对单层WTe2光学性质的提升效果. 相较于VTe缺陷类型, VTe-X缺陷类型对单层WTe2材料在红外波段(0—1.2 eV)的光学性能提升更佳. 所有VTe-X缺陷类型均表现出金属性, 费米能级附近的电子态密度峰值显著增强. 其中VTe-Yb缺陷类型在红外范围内的吸收系数、反射率、静介电常数和介电函数虚部峰值较单层WTe2分别提升了3.76倍、1.83倍、2.63倍和24.20倍. 该研究为基于单层WTe2衬底的红外光传感器设计提供了理论依据.
摘要 +
本文研究具有集体耗散的里德伯原子系统中的非平衡相变. 结合平均场理论与刘维尔谱分析, 发现集体耗散可诱导原子间关联, 并引发一种新型双稳态: 系统或收敛于某不动点或保持自激周期性振荡, 区别于传统相互作用导致的双稳态. 结果表明刘维尔(Liouville)能谱方法在有限维系统中提取的非平衡相变特征与热力学极限下的平均场结果基本一致. 该研究不仅能解释里德伯原子实验中观测到的自激振荡现象, 还预言了新的相结构, 也验证了刘维尔能谱方法在量子多体研究中的有效性, 为探索耗散系统中的非平衡相变提供了理论框架.
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发射源的高度扫频线性是调频连续波激光雷达实现高精确测量的必备条件. 针对目前基于电流调制分布式反馈半导体激光器产生的调频连续波信号存在扫频非线性问题, 本文提出了基于前馈神经网络的扫频非线性预失真方案. 该方案首先通过实验获取分布式反馈半导体激光器在调制电流为锯齿波情形下输出的时频曲线; 将锯齿波调制电流作为输入, 时频曲线作为输出, 基于前馈神经网络获取输入到输出的非线性映射关系; 接下来, 利用反向传播算法生成能补偿分布式反馈半导体激光器输出非线性的预失真调制电流波形. 针对调制电流频率处于1—10 kHz的情形进行实验研究, 结果表明, 采用基于前馈神经网络的扫频非线性矫正方案后, 分布式反馈半导体激光器所产生的调频连续波信号的扫频非线性从之前的10–3量级降低到10–5量级; 残差均方根值从之前的百MHz量级降低到十MHz量级. 本文提出的扫频非线性预失真校正方案有望为高精度的调频连续波激光雷达系统的扫频信号线性化技术提供新思路.
摘要 +
高阶厄米高斯(HG)模压缩态光场作为一种量子光源, 在量子精密测量、量子成像等领域有重要的应用价值. HG模式量子态增强空间测量精度很大程度上取决于其压缩度. 然而, 利用光学参量振荡器产生高阶HG模压缩光的压缩度主要受泵浦功率限制. 本文理论分析并实验验证利用楔角非线性晶体构成的双共振光学参量振荡器, 在低泵浦功率条件下实现$ {\rm H{G_{10}}} $模压缩态光场的实验制备. 通过调节光场经历楔角非线性晶体的长度和工作温度, 从而补偿$ {\rm H{G_{20}}} $与$ {\rm H{G_{10}}} $模式在腔内的Gouy 相位差和非线性晶体中不同频率光场引起的像散, 同时实现双共振条件和相位匹配要求. 实验结果表明仅需51 mW的$ {\rm H{G_{20}}} $模式泵浦光操控光学参量振荡器产生9.1 dB的$ {\rm H{G_{10}}} $模压缩态光场. 该量子技术解决了光学参量振荡器产生高阶横模量子态受泵浦功率限制的问题, 可用于制备高压缩度的高阶HG模压缩态光场, 为提高空间测量精度提供有效手段.
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