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科学通报 2025年第12期70卷 1762-1771页

作者：陈昊谢建斓孙晓晨何程陈延峰南京大学材料科学与工程系固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 南京大学江苏省人工功能材料重点实验室南京210093

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高... 详细信息

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高阶拓扑相则可对应低两个,甚至更低维度的拓扑边界态,例如三维系统中的一维拓扑棱态和零维拓扑角态.目前,声学中的高阶拓扑态研究多聚焦于具有平移对称性的周期结构上.本文以彭罗斯准周期结构的二维声学散射体模型为依托,研究了不同旋转中心和边界下的高阶拓扑态,实现了打破平移对称性、受五重旋转对称性保护的零维角态.基于局域态密度理论计算了相应的电荷密度,分析了多类声局域态的拓扑性质,并通过实验验证了拓扑角态的存在.本工作为复杂结构声学新功能器件的设计提供了更多的可能性.

关键词：声学超材料二维准晶拓扑声学高阶拓扑

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宏量制备导电属性可控的高质量单壁碳纳米管

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物理学进展 2025年第1期45卷 47-54页

作者：杨可汉王超袁国文高力波南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093

单壁碳纳米管(SWCNTs)由于其优异的电导、机械和热学性能,具备广泛应用前景。目前,浮动催化剂化学气相沉积法(FCCVD)是大规模制备SWCNTs的常用方法。然而,利用该方法获得的SWCNTs的纯度和质量不足,并且样品的导电属性可控性差,金属单壁... 详细信息

单壁碳纳米管(SWCNTs)由于其优异的电导、机械和热学性能,具备广泛应用前景。目前,浮动催化剂化学气相沉积法(FCCVD)是大规模制备SWCNTs的常用方法。然而,利用该方法获得的SWCNTs的纯度和质量不足,并且样品的导电属性可控性差,金属单壁碳纳米管(m-SWCNTs)与半导体单壁碳纳米管(s-SWCNTs)并存,限制了其进一步应用。为了连续化生长高质量、高纯度,具备单一导电属性的SWCNTs,本论文提出了一种通过放置管塞将SWCNTs滞留在高温区以实现持续生长,并加入电场实现单一导电属性的SWCNTs选择性生长的方法,最终得到高纯度的半导体富集的SWCNTs。我们通过光学、热重分析和扫描电子显微镜对SWCNTs进行系统的测量与分析,研究SWCNTs纯度与s-SWCNTs的占比。该工作为大规模制备高质量高纯度的SWCNTs提供了方案,有望加速其工业化应用。

关键词：单壁碳纳米管浮动催化剂化学气相沉积法可控制备半导体性

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通风声超材料屏障研究进展

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科学通报 2025年第12期70卷 1750-1761页

作者：刘晨凯刘晓宙赖耘南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室固体微结构物理国家重点实验室先进微结构协同创新中心南京2100932.中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取... 详细信息

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取得了突破性的进展.本文综述了该领域的最新研究进展和应用,包括3种主要的物理原理:局域共振型、干涉相消型和相位梯度型,并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法.此外,本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法,如柔性材料的应用、主动型超材料,以及人工智能和机器学习的设计优化.未来,随着技术的不断进步和跨学科的融合,基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用,为人类提供更加安静和舒适的环境.

关键词：声学超材料声学超表面通风声屏障通风隔音通风降噪

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通过路径全同性实现独立粒子间的纠缠

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物理 2025年第2期54卷 119-122页

作者：王凯侯兆华马小松南京大学物理学院、固体微结构物理、国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心、江苏省物理科学研究中心南京210093

1 背景介绍量子纠缠是量子力学基础研究和量子信息技术应用中的核心资源。通常,纠缠的产生主要有两种途径:一是依赖粒子之间的直接相互作用,例如散射湮灭辐射[1]、原子级联[2,3]、非线性光学效应[4—6],以及光、微波、声子与物质的相互... 详细信息

1 背景介绍量子纠缠是量子力学基础研究和量子信息技术应用中的核心资源。通常,纠缠的产生主要有两种途径:一是依赖粒子之间的直接相互作用,例如散射湮灭辐射[1]、原子级联[2,3]、非线性光学效应[4—6],以及光、微波、声子与物质的相互作用[7—12]。

关键词：非线性光学效应量子纠缠量子力学基础声子直接相互作用量子信息技术

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NbSe2纳米片优化钙钛矿太阳能电池的埋底界面

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物理化学学报 2025年第3期41卷 133-142页

作者：董鹏宇姜月杨正池刘立城李固文鑫洋王祯施信波周国富刘俊明高进伟华南师范大学华南先进光电子研究院先进材料研究所链行走新材料科技(广州)有限公司华南师范大学华南先进光电子研究院广东省光信息材料与技术重点实验室暨电子纸显示器研究所南京大学固体微结构实验室赣南师范大学物理与电子信息学院先进光电子研究中心

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSC）因其优异的光伏性能和低成本制造工艺成为下一代太阳能电池的有利候选者。其中，氧化锡（SnO2）具有优异电荷迁移率和电子提取效率，广泛用作钙钛矿太阳电池的电子传输层（ETL），相应的n-i-... 详细信息

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSC）因其优异的光伏性能和低成本制造工艺成为下一代太阳能电池的有利候选者。其中，氧化锡（SnO2）具有优异电荷迁移率和电子提取效率，广泛用作钙钛矿太阳电池的电子传输层（ETL），相应的n-i-p型单结钙钛矿器件已获得高达26.21%的认证效率。SnO2层作为钙钛矿薄膜生长的基底，对钙钛矿埋底界面的形成和薄膜的结晶质量起着决定性作用。然而，由于SnO2和钙钛矿的热膨胀系数存在差异，在后续的退火过程不可避免地会在钙钛矿薄膜中产生残余应力导致晶格畸变，这严重影响了电池的光电性能和稳定性。针对残余应力释放问题，研究人员将不同的聚合物和小分子作为缓冲层应用于SnO2/钙钛矿界面，并取得了一些进展。而与这些绝缘材料相比，二维（2D）纳米片具有高载流子迁移率、宽带隙和优异光吸收性能等特性，是很有前景的界面材料。尤其，2D NbSe2纳米片具有溶液可加工性、高固有电导率以及干净光滑表面（即没有悬空键）等优点。因此，本工作在SnO2/钙钛矿界面引入2D NbSe2纳米片以释放钙钛矿薄膜中的残余拉伸应变，并构建更匹配的能级排列结构。最终，我们制备出了高质量的钙钛矿薄膜，并将钙钛矿太阳能电池效率从21.81%提高到24.05%。另外，文本的未封装电池在大气条件下老化1000 h后，仍保持了91%的初始效率。

关键词：钙钛矿太阳能电池二维材料应变释放能级排列

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基于超构表面光谱编码的红外宽谱微型光谱仪

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光学学报 2025年第5期 258-265页

作者：万源庆刘威骏余浩祥王漱明南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心

为了解决传统红外光谱仪体积大，而微型红外光谱仪因受体积限制光谱范围普遍较窄的问题，提出一种基于超构表面的红外宽谱微型光谱仪。根据光谱编码的原理，针对1～10μm波段设计了透过率较高的偏振不敏感的通道结构，这些结构的光谱透... 详细信息

为了解决传统红外光谱仪体积大，而微型红外光谱仪因受体积限制光谱范围普遍较窄的问题，提出一种基于超构表面的红外宽谱微型光谱仪。根据光谱编码的原理，针对1～10μm波段设计了透过率较高的偏振不敏感的通道结构，这些结构的光谱透过率曲线相关性较低，利用深度学习方法重建光谱，对于较为光滑的光谱曲线，其重建准确率在90%以上，作为光谱重建研究的补充，重建了包含较窄单峰的光谱曲线。研究结果表明，所设计光谱仪对光的利用效率较高、结构紧凑且易于集成，在红外宽带光谱探测方面具有良好的应用场景。

关键词：超构表面光谱编码红外光谱光谱仪

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基于伴随法的贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计

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光学学报 2025年第8期 221-228页

作者：蒋欣辰洪鹏黄春玉陆延青寇君龙南京大学电子科学与工程学院南京大学集成电路学院南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学现代工程与应用科学学院

贝塞尔光束携带相位奇点和轨道角动量等信息，同时具备无衍射的传播特性，因此在基础科学、光量子通信和成像领域中都有广泛应用。提出了一种基于伴随优化的片上贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计方法，并对二阶贝塞尔-高斯光束发射器进行... 详细信息

贝塞尔光束携带相位奇点和轨道角动量等信息，同时具备无衍射的传播特性，因此在基础科学、光量子通信和成像领域中都有广泛应用。提出了一种基于伴随优化的片上贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计方法，并对二阶贝塞尔-高斯光束发射器进行了分析验证，其接近于86%的相关度证明该光束发射器的优越性能。此外，该器件可容忍一定范围内的刻蚀误差和工作波长扰动，具备良好的稳定性，为光通信、光计算等领域提供了一种可行的器件选择方案。

关键词：逆向设计贝塞尔光束涡旋光集成光路

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量子点浮置栅量子线沟道三栅结构单电子场效应管存储特性的数值模拟

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物理学报 2008年第11期57卷 7052-7056页

作者：刘奎丁宏林张贤高余林蔚黄信凡陈坤基南京大学物理系固体微结构国家实验室南京210093

通过建立二维薛定谔方程和泊松方程数值模型,对基于硅量子点浮置栅和硅量子线沟道三栅结构单电子场效应管(FET)存储特性进行了研究.通过在不同尺寸、栅压和不同写入电荷条件下,对硅量子线沟道中电子浓度的二维有限元自洽数值求解,研究... 详细信息

通过建立二维薛定谔方程和泊松方程数值模型,对基于硅量子点浮置栅和硅量子线沟道三栅结构单电子场效应管(FET)存储特性进行了研究.通过在不同尺寸、栅压和不同写入电荷条件下,对硅量子线沟道中电子浓度的二维有限元自洽数值求解,研究了在纳米尺度下硅量子线沟道中量子限制效应和电荷分布对于器件特性的影响.模拟结果发现,沟道的导通阈值电压随着尺寸的缩小而提高,并随浮置栅内存储的电子数目的增加而明显升高.然而,这样的增加趋势在受到纳米尺度沟道中高电荷密度的影响下将出现非线性饱和趋势.进一步研究发现,当沟道尺寸较小时,沟道内的强量子限制效应能够有效地抑制非线性饱和趋势.另外,由于沟道阈值电压偏移量能灵敏地反映出浮置栅内电子数目的变化,这也为多值存储功能提供了可能.

关键词：三栅单电子FET存储器量子效应薛定谔方程泊松方程

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钙钛矿(La_1-_yTb_y)_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3的超巨磁电阻效应

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物理学报 1999年第2期48卷 370-377页

作者：吴坚曹庆琪谷坤明李启亮王亮张鸿才都有为张世远南京大学物理系南京大学固体微结构物理国家重点实验室

采用固相反应烧结法制成了钙钛矿（Ｌａ１－ｙＴｂｙ）０．６７Ｓｒ０．３３ＭｎＯ３（ｙ＝０—１）多晶样品．研究了样品的微观结构，常温、低温下的磁性，样品的磁电阻随温度、成分的变化关系，电阻随温度变化特性等．并在ｙ＝０４... 详细信息

采用固相反应烧结法制成了钙钛矿（Ｌａ１－ｙＴｂｙ）０．６７Ｓｒ０．３３ＭｎＯ３（ｙ＝０—１）多晶样品．研究了样品的微观结构，常温、低温下的磁性，样品的磁电阻随温度、成分的变化关系，电阻随温度变化特性等．并在ｙ＝０４０样品中，１７０Ｋ附近、最大磁化场为７Ｔ时。

关键词：钙钛矿型锰氧化物超巨磁电阻效应

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一维半导体高聚物中的激子态和发光性质及局部晶格畸变所产生的影响——Lanczos严格对角化方法

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物理学报 1999年第6期48卷 1138-1146页

作者：熊烨南京大学物理系固体微结构国家重点实验室

应用Ｌａｎｃｚｏｓ严格对角化方法在具有电子电子强关联效应的情况下，研究一维高聚物半导体中激子态的能量和波函数的特性，并以此为基础计算了在有局部晶格畸变时激子态的变化及其对发光性质的影响，并发现在一定的互作用参数下。

关键词：半导体高聚物电致发光激子态局部晶格畸变

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