更正: 基于回归决策树的测量设备无关型量子密钥分发参数优化

刘天乐, 徐枭, 付博玮, 徐佳歆, 刘靖阳, 周星宇, 王琴 — 2024-10-05

刘天乐, 徐枭, 付博玮, 徐佳歆, 刘靖阳, 周星宇, 王琴

. 2024 73(19): 199901. 刊出日期: 2024-10-05

地球自转速率变化的非线性特性

雷雨, 赵丹宁, 乔海花 — 2024-10-05

雷雨, 赵丹宁, 乔海花

为研究地球自转速率变化的非线性特性, 结合自适应噪声完备经验模态分解、定量递归分析和Grassberger-Procaccia算法, 从周期、混沌和分形多角度对1962年1月1日至2023年12月31日反映地球自转速率变化的日长变化(length of day, ΔLOD)观测序列的非线性特性进行全面分析, 并着重对比分析扣除周期成分或混沌成分前后ΔLOD特性是否存在明显区别. 主要结论如下: 1) ΔLOD时间序列由趋势成分、周期成分和混沌成分构成, 具有明显的多时间尺度、混沌动力学特性和分形结构; 2)扣除混沌成分后的时间序列周期与原始ΔLOD时间序列的周期完全相同; 3)原始ΔLOD时间序列和其扣除趋势成分和周期成分后的时间序列的混沌特性无显著性差异, 但前者分形结构的复杂性相对更强.

. 2024 73(19): 199101. 刊出日期: 2024-10-05

关联电子材料与散射谱学专题编者按

2024-10-05

. 2024 73(19): 190101. 刊出日期: 2024-10-05

压电圆环径向弯曲振动与激励研究

潘瑞, 莫喜平, 柴勇, 张秀侦, 田芝凤 — 2024-10-05

潘瑞, 莫喜平, 柴勇, 张秀侦, 田芝凤

针对压电圆环换能器的径向弯曲振动问题, 从薄壳理论出发进行相关数理推导, 讨论了压电效应的影响及电学短路与开路下的弯曲振动方程. 进行相关解析求解, 给出了两种条件下的多阶谐振频率预测公式, 并利用有限元法分析了两式的适用范围. 使用模态理论, 定义模态权值函数, 研究了电学激励条件对多阶弯曲振动模态的具体影响, 得到了单模态激励、局部等幅激励和单端激励等作用于多个目标模态的有效方法. 经有限元仿真(FEM)、实验与理论对比验证, 三者吻合较好, 相关结论可以为压电圆环弯曲振动模态识别、模态激励的精细化调控提供理论基础.

. 2024 73(19): 194301. 刊出日期: 2024-10-05

基于超表面的太赫兹与中长波红外高效分光器件

张鸿伟, 蔡仁昊, 李吉宁, 钟凯, 王与烨, 徐德刚, 姚建铨 — 2024-10-05

张鸿伟, 蔡仁昊, 李吉宁, 钟凯, 王与烨, 徐德刚, 姚建铨

多模复合成像技术结合了不同传感器的优势, 具有图像质量高、信息获取能力强、目标检测和识别能力高、对复杂环境的强适应能力、系统的稳定性和鲁棒性高等优点. 其中, 太赫兹和红外复合成像技术结合了太赫兹波段和红外波段的特点, 具有宽频谱覆盖、高分辨率、穿透性强的优点, 有广阔的应用前景. 作为共口径复合成像系统的关键器件之一的太赫兹和红外波段的高效分光器目前仍然缺少, 性能亟待提升. 本文提出了一种结构简单、性能高效的双层金属加介质基底结构二向色超表面. 作为分光器件使用, 当入射角度为45°时, 其在中心频率1.1 THz附近实现大于97%的透射系数, 在中波红外3—5 μm和长波红外8—14 μm波长范围均实现大于98%的反射系数. 该设计对层间结构错位、结构倒圆角、小倍率缩放等结构失配和加工误差都具有很好的鲁棒性, 并且具有偏振不敏感特性. 而当入射角度在0°—60°内变化时, 器件依然保持优异的分光特性. 基于巴比涅定理和等效电路模型, 对该超表面的电磁响应特性进行理论分析, 分析结果与模拟仿真结果相吻合. 该研究结果证明了超表面作为分光器件应用于太赫兹与红外波段的多波长复合成像系统中的可行性, 并为未来新型复合成像探测技术的研究提供了支撑.

. 2024 73(19): 197801. 刊出日期: 2024-10-05

硒化温度对MoSe<sub<2</sub<薄膜结构和光学带隙的影响

吴诗漫, 陶思敏, 吉爱闯, 管绍杭, 肖剑荣 — 2024-10-05

吴诗漫, 陶思敏, 吉爱闯, 管绍杭, 肖剑荣

使用射频磁控溅射技术制备了钼(Mo)膜, 再利用硒化退火方式生成二硒化钼(MoSe<sub<2</sub<)薄膜. 对MoSe<sub<2</sub<薄膜的表面形貌、晶体结构和光学带隙进行了表征和分析. 结果显示, MoSe<sub<2</sub<薄膜的晶体结构与硒化温度(<i<T</i<<sub<s</sub<)密切相关, 随着硒化温度的升高, 薄膜的平均晶粒尺寸先略减小后增大, 且(002)晶面取向优先生长. MoSe<sub<2</sub<薄膜对短波长光(600 nm左右)具有较低的吸收率. 随着硒化温度升高, MoSe<sub<2</sub<的直接带隙波发生蓝移, 光学带隙随之减小. 研究表明, 通过改变硒化温度可以有效调控MoSe<sub<2</sub<结构和光学带隙, 为MoSe<sub<2</sub<薄膜在光学器件应用方面提供更多可能.

. 2024 73(19): 196801. 刊出日期: 2024-10-05

太赫兹光谱学研究CL-20/MTNP共晶振动特性

刘泉澄, 杨富, 张祺, 段勇威, 邓琥, 尚丽平 — 2024-10-05

刘泉澄, 杨富, 张祺, 段勇威, 邓琥, 尚丽平

共晶是一种分子层次调控材料物化性质的高效方法, 然而目前共晶复杂体系结构与宏观性质间关系一直难以得到深入理解. 本文依据太赫兹光谱可激发晶体内弱作用的优势, 以CL-20/MTNP共晶为对象开展了太赫兹振动光谱研究. 首先, 测量CL-20、MTNP和共晶CL-20/MTNP的太赫兹吸收光谱. 其次, 分析了基于密度泛函理论的振动计算方法, 获得了3种物质太赫兹频段振动特性, 对吸收光谱进行振动匹配. 最后, 采用振动分解方法将晶体分子的整体振动分解为分子间和分子内振动. 在此基础上, 分析了共晶前后振动变化规律. 结果表明: 共晶后新形成的弱相互作用由CL-20分子主导, 同时MTNP分子主要通过3个硝基与CL-20分子交互作用. 本文的研究结论为共晶热性质提供了微观解析.

. 2024 73(19): 193201. 刊出日期: 2024-10-05

非厄米耦合链中的局域化转变

古燕, 陆展鹏 — 2024-10-05

古燕, 陆展鹏

本文研究了受复数准周期势调制的一维耦合链中系统的局域化特性. 通过研究发现随着无序强度增大的过程中, 系统会经历一个从完全扩展相到中间相, 再转变成完全局域相的局域转变. 通过数值求解不同的序参量证明了转变过程中完全扩展相, 具有迁移率边的中间相和完全局域相的存在. 并且通过解析推导, 可以精确求解出扩展相到中间相和中间相到局域相的局域化转变点. 此外, 还研究了系统能谱实-复转变与局域化转变之间的关系, 发现系统能谱可以经历两次实复转变. 即从完全扩展相到中间相的转变中, 会发生第一次实复转变, 部分能谱从实数谱转变为复数谱, 但是部分能谱依然保持为实数谱.当系统从中间相转变为完全局域相时, 系统能谱会完全转变为复数谱. 该研究结果为一维耦合链系统中局域化转变和实复转变的研究提供了一些新的理解和参考.

. 2024 73(19): 197101. 刊出日期: 2024-10-05

稀土掺杂硼团簇<inline-formula<<tex-math id="M1"<\begin{document}$ {\text{REB}}_n^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M1.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M1.png"/<</alternatives<</inline-formula< (RE = La, Sc; <i<n</i< = 6, 8) 的几何及电子结构

陈子俊, 李慧芳, 谢圳明, 张勇航, 郑浩, 姜凯乐, 张博, 张家铭, 王怀谦 — 2024-10-05

陈子俊, 李慧芳, 谢圳明, 张勇航, 郑浩, 姜凯乐, 张博, 张家铭, 王怀谦

稀土掺杂硼团簇因其特殊的光学, 电学和磁学性质受到广泛关注. 本文采用人工蜂群算法结合密度泛函理论, 在PBE0/RE/SDD//B/6-311+G*水平下研究了稀土掺杂阴离子硼团簇<inline-formula<<tex-math id="M3"<\begin{document}$ {\text{REB}}_n^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M3.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M3.png"/<</alternatives<</inline-formula<(RE = La, Sc; <i<n</i< = 6, 8) 的几何结构、电子性质、稳定性和芳香性. 计算结果表明, 阴离子<inline-formula<<tex-math id="M4"<\begin{document}$ {\text{REB}}_n^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M4.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M4.png"/<</alternatives<</inline-formula< (RE = La, Sc; <i<n</i< = 6) 的基态结构具有<i<C</i<<sub<2</sub<对称性, 掺杂的镧系原子位于顶部中心形成“船形”结构. 通过与实验光电子能谱的比较, 证实<inline-formula<<tex-math id="M5"<\begin{document}$ {\text{LaB}}_{8}^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M5.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M5.png"/<</alternatives<</inline-formula< 的基态结构类似于三维的“筝形”结构, 而<inline-formula<<tex-math id="M6"<\begin{document}$ {\text{ScB}}_{8}^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M6.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M6.png"/<</alternatives<</inline-formula< 的基态结构则是Sc原子位于“伞柄”处形成的具有<i<C</i<<sub<7<i<V</i<</sub<对称性的“伞状”结构. B—B之间存在通过共享电子对的相互作用, 而RE—B之间的电子定域性不如B—B之间的电子定域性. 模拟得出的光电子能谱峰值位置与实验结果的吻合度较高, 充分证实了研究获取的全局能量最低结构与实验观测结构的一致性. <inline-formula<<tex-math id="M7"<\begin{document}$ {\text{LaB}}_{6}^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M7.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M7.png"/<</alternatives<</inline-formula< 和<inline-formula<<tex-math id="M8"<\begin{document}$ {\text{ScB}}_{6}^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M8.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M8.png"/<</alternatives<</inline-formula< 的最低能量结构均为<i<σ</i<-π双芳香簇, 表现出明显的芳香性. 此外, 分别计算了<inline-formula<<tex-math id="M9"<\begin{document}$ {\text{REB}}_n^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M9.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M9.png"/<</alternatives<</inline-formula<(RE = La, Sc; <i<n</i< = 6, 8)的总态密度, 以及RE原子和硼簇的局部态密度, 并对其轨道能级密度进行了评估. 开壳层的<inline-formula<<tex-math id="M10"<\begin{document}$ {\text{ScB}}_{8}^ - $\end{document}</tex-math<<alternatives<<graphic specific-use="online" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M10.jpg"/<<graphic specific-use="print" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="19-20240962_M10.png"/<</alternatives<</inline-formula<态密度谱呈现出自旋极化现象, 这表明其作为基元可以组装成具有磁性的纳米材料. 这些对稀土掺杂硼团簇的研究有助于深入理解纳米材料的结构和性质演变规律, 为设计具有实际价值的纳米材料提供了重要的理论支持.

. 2024 73(19): 193601. 刊出日期: 2024-10-05

通道阻塞与噪声对多室神经元响应状态影响的内在机理

陈宇威, 房涛, 范影乐, 佘青山 — 2024-10-05

陈宇威, 房涛, 范影乐, 佘青山

多室神经元的精细结构能够同时捕捉时空特性, 具有丰富的响应和内在机理. 本研究基于Pinsky-Rinzel两室神经元模型, 提出多室神经元通道阻塞与噪声对神经元响应状态影响的分析方法. 首先, 钙离子(Ca<sup<2+</sup<)浓度影响神经递质释放的概率, 对多室神经元的节律性放电具有关键作用, 因此特别引入Ca<sup<2+</sup<通道阻塞, 构建带离子通道阻塞的多室神经元模型. 其次推导跃迁矩阵等核心参数构建Pinsky-Rinzel神经元Conductance噪声模型, 并与Subunit噪声模型对比. 最终, 通过单参数Hopf分岔解释各个离子通道阻塞下的动力学过程; 双参数分岔显示钾离子(K<sup<+</sup<)的Hopf节点随输入电流呈近似线性递增关系, 而钠离子(Na<sup<+</sup<)则近似为线性下降和指数上升两阶段; 通过变异系数等指标发现K<sup<+</sup<适度阻塞促进放电, Na<sup<+</sup<阻塞抑制放电, Ca<sup<2+</sup<阻塞总体上促进放电的特性. 另外, 在低于阈值信号刺激时, 两种噪声模型均产生随机共振, Conductance模型表现出更强的编码能力. 本研究揭示了离子通道阻塞与噪声在神经信号传递中的复杂机制, 为研究神经信息编码提供新的视角和工具.

. 2024 73(19): 190501. 刊出日期: 2024-10-05

基于SnO<sub<2</sub<:DPEPO混合电子传输层的钙钛矿太阳能电池性能研究

隽珽, 邢家赫, 曾凡聪, 郑鑫, 徐琳 — 2024-10-05

隽珽, 邢家赫, 曾凡聪, 郑鑫, 徐琳

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的重要功能层, 其表面及内部缺陷是限制钙钛矿太阳能电池性能提升的重要一环. 双电子传输层(双ETL)策略虽然可以改善电子在功能层之间提取与传输, 但是双ETL内部存在的独立界面以及不同ETL材料晶胞不匹配问题导致了额外的非辐射复合. 基于此, 本文提出了将二[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚(DPEPO)引入到SnO<sub<2</sub<中设计混合电子传输层的策略, 该策略在钝化SnO<sub<2</sub<中本征缺陷的同时, 可以避免由于额外界面的存在而导致的缺陷态, 有效改善了电子的提取与传输. 并且进一步实现了对钙钛矿薄膜的结晶调控, 提升钙钛矿太阳能电池性能, 最终收获了基于宽带隙钙钛矿太阳能电池21.53%的功率转换率, 其中开路电压(<i<V</i<<sub<OC</sub<)达到了1.220 V, 短路电流(<i<J</i<<sub<SC</sub<)为23.19 mA/cm<sup<2</sup<, 填充因子(FF)高达76.11%. 研究表明混合电子传输层策略可以有效优化载流子传输动力学, 促进钙钛矿高质量结晶, 对制备高性能太阳能电池具有一定指导意义.

. 2024 73(19): 198401. 刊出日期: 2024-10-05

基于伪逆法的数字温度计温度修正曲线重建算法

康哲铭, 纪金龙, 康品春, 刘君健, 吕艺晖, 郭鹭清 — 2024-10-05

康哲铭, 纪金龙, 康品春, 刘君健, 吕艺晖, 郭鹭清

目前, 基于工业铂电阻的高精度数字温度计已成为当下热门研究方向, 但受材料和制作工艺的影响, 其测量精度相对一般, 且随使用年限的增加, 出现阻值漂移导致测温偏差在所难免. 温度修正算法是提高数字温度计测量精度的有效方法, 传统的补偿函数修正算法修正效果良好, 但无法解决阻值漂移等问题; 分段线性修正算法原理简单、易于实现, 但需多点测温, 且在面对温度修正曲线非线性变化时, 限制了修正准确度和普适性. 因此, 本文提出了一种基于伪逆法的温度修正曲线重建算法. 该方法利用原始标定数据和多个特征温度点建立重建矩阵. 在实际使用中, 通过待重建的特征温度点便能重建完整的温度修正曲线, 并将重建的温度修正曲线自动纳入样本库中, 从而提高样本的多样性和算法的修正精度. 实验结果表明, 该算法在面对温度修正曲线非线性变化和漂移时, 具有更好的修正效果, 且仅需采集4个特征温度点便能较好地重建完整的温度修正曲线. 因此, 该算法可以为提高数字温度计测量精度提供有效的支撑.

. 2024 73(19): 190701. 刊出日期: 2024-10-05

GeTe薄膜电性能优化及射频应用

帅陈杨, 郑月军, 陈强, 马燕利, 付云起 — 2024-10-05

帅陈杨, 郑月军, 陈强, 马燕利, 付云起

GeTe属于硫系相变材料中的一种, 利用热致相变特性可以动态实现低电阻率的晶态与高电阻率的非晶态之间可逆切换, 是忆阻器和非易失射频开关领域的重要功能材料. 本文以面向射频开关应用为出发点, 重点对磁控溅射制备的GeTe薄膜进行电性能优化研究. 通过综合分析衬底材料、溅射条件以及退火条件等因素对晶态GeTe薄膜电阻率的影响, 探索出低电阻率GeTe薄膜的有效制备条件. 结果表明, 制备的GeTe薄膜最低晶态电阻率达到3.6×10<sup<–6</sup< Ω·m, 电阻比大于10<sup<6</sup<. 此外, 基于规则的方形薄膜切片, 构建了一款零静态功耗并联型毫米波开关, 在1—40 GHz频带内, 插损小于2.4 dB, 隔离度大于19 dB, 展示了GeTe薄膜在宽带高性能分立式非易失射频开关领域的应用潜力.

. 2024 73(19): 190702. 刊出日期: 2024-10-05

具有磁弹耦合的本征多铁半导体: 单分子层MoTe<i<X</i< (<i<X</i< = F, Cl, Br, I)

高金玮, 陈璐, 李旭洪, 史俊勤, 曹腾飞, 范晓丽 — 2024-10-05

高金玮, 陈璐, 李旭洪, 史俊勤, 曹腾飞, 范晓丽

同时具有铁磁性与铁弹性的二维材料为磁性控制提供了全新机制, 即通过切换材料的铁弹态控制磁化方向. 源自半填充3d轨道的大磁矩和自发结构极化, 使单分子层MoTe<i<X</i< (<i<X</i< = F, Cl, Br, I)成为潜在的磁弹性多铁材料. 本文基于第一性原理计算, 系统地研究了单分子层MoTe<i<X</i< (<i<X</i< = F, Cl, Br, I)的铁磁性、铁弹性以及磁弹耦合性质. 计算结果表明单分子层MoTe<i<X</i<为本征半导体, 同时具有铁磁性和铁弹性. 单分子层MoTe<i<X</i<的面内磁晶各向异性能显著, 较高的磁晶各向异性能表明其具有抵抗热扰动的能力, 能在有限温度下维持长程磁有序. 另外, 单分子层MoTe<i<X</i<的易磁化轴均沿着平面内方向. 单分子层MoTe<i<X</i<在铁弹性转变过程中表现出相同幅度但符号相反的平面内磁各向异性能, 意味着面内易磁化轴随铁弹态的转换旋转了90°. 另外, 其铁弹转换势垒(0.180—0.226 eV/atom)适中, 表明单分子层MoTe<i<X</i<在室温下的可逆铁弹性转换和平面内易磁化轴的可逆转换. 本文提出了一种二维本征多铁半导体材料, 为多功能自旋电子器件提供了新候选材料.

. 2024 73(19): 197501. 刊出日期: 2024-10-05