检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2024年第19期44卷 9-28+2页

作者：尚效合仲帆尚劲光张也肖彦玲祝世宁刘辉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东南大学物理学院量子材料与信息器件教育部重点实验室

近年来，具有亚波长尺寸与超薄厚度的二维超表面结构以其灵活可控的光学响应，成功打破传统热辐射调控研究的瓶颈。目前，基于各种设计的超表面结构已实现了在波长、偏振、方向、时间和相干性等多个自由度上的热辐射调控，并促进了红外... 详细信息

近年来，具有亚波长尺寸与超薄厚度的二维超表面结构以其灵活可控的光学响应，成功打破传统热辐射调控研究的瓶颈。目前，基于各种设计的超表面结构已实现了在波长、偏振、方向、时间和相干性等多个自由度上的热辐射调控，并促进了红外器件的小型化与集成化的发展。基于上述研究，回顾了近年来通过超表面调控热辐射的研究进展，并介绍了相应的红外应用发展，如红外传感、辐射制冷和热光伏器件等。

关键词：超表面超表面阵列热辐射调控红外应用

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拓扑选择性非厄密趋肤效应

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物理学报 2025年

作者：杨星刘梦蛟侯佳浩李添悦王漱明南京大学物理学院固体微结构国家重点实验室南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心

拓扑边界态因在带隙中的鲁棒性和无损耗的传输特性备受关注，但在复杂系统中实现其稳定激发仍是一个挑战。本文提出了一种利用亚对称性保护的边界态与长程非互易耦合系数，实现具有拓扑选择性的非厄密趋肤效应(Non-Hermitian Skin Effec... 详细信息

拓扑边界态因在带隙中的鲁棒性和无损耗的传输特性备受关注，但在复杂系统中实现其稳定激发仍是一个挑战。本文提出了一种利用亚对称性保护的边界态与长程非互易耦合系数，实现具有拓扑选择性的非厄密趋肤效应(Non-Hermitian Skin Effect, NHSE)的方法。该方法能够选择性地对平庸体态施加非厄密趋肤效应，同时保持拓扑边界态不受影响，从而实现拓扑模式与体态模式在空间上的有效分离，并在能带密集的系统中实现鲁棒的边界态激发。此外，我们将该模型扩展到二维体系，实现了角态与体态模式的有效分离。我们通过紧束缚模型进行理论预测，分析了该模型中非厄密效应对能谱和趋肤性质的调控机制，并利用有限元仿真在光学耦合环中验证了这一机制的可行性，研究了非厄密趋肤效应的本征态特性，并实现了拓扑态的鲁棒激发。该机制将非厄密物理与拓扑光子学相结合，为提升光子系统中信号的稳定性提供了新的思路与方向。

关键词：拓扑光子学非厄密趋肤效应光学耦合环

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界面SiOx层对BiFeO3/Si异质结电学性能的影响

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硅酸盐学报 2025年

作者：肖泽宇雷林刘琳胡雪莉黄凤珍吕笑梅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

构建铁电/半导体异质结构是现代多功能电子器件的重要发展方向。利用溶胶-凝胶方法在不同温度预处理后的n-Si衬底上制备了BiFeO3薄膜。结果表明，衬底预处理使得样品电滞回线细化变形，同时光电流变弱。结合介电–温度谱以及截面高分辨... 详细信息

构建铁电/半导体异质结构是现代多功能电子器件的重要发展方向。利用溶胶-凝胶方法在不同温度预处理后的n-Si衬底上制备了BiFeO3薄膜。结果表明，衬底预处理使得样品电滞回线细化变形，同时光电流变弱。结合介电–温度谱以及截面高分辨透射电子显微镜等分析表明，衬底预处理后，n-Si表面的SiOx层厚度增加，削弱了BFO与n-Si之间的pn结界面接触势垒以及相应的分压，有利于BFO的极化开关。势垒的降低伴随着界面内建电场的减小，对光生载流子分离运动的驱动力减弱。通过揭示不同SiOx厚度对铁电/半导体异质结界面及电荷迁移的影响，可为基于Si衬底的铁电集成器件的设计提供重要参考。

关键词：铁电/半导体异质结铁酸铋薄膜硅衬底氧化硅电荷迁移

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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45卷 250-257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江苏南京210093 南京大学物理学院江苏南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093

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... 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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基于色散型超构表面的集成光谱成像

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光学学报 2024年第19期44卷 153-159页

作者：张怡袁泉吴一凡何博平戈钦杨宇航郑晴月杨书杰吴非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江苏南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093

为解决传统高光谱成像系统以光程换取分辨率而导致的光路复杂、成本高昂、体积庞大等问题,提出了基于色散型超构表面的光谱成像系统。超构表面中的每个超构色散单元,都相当于一个小型的光谱仪,按照阵列排布实现快照式光谱成像。采用遗... 详细信息

为解决传统高光谱成像系统以光程换取分辨率而导致的光路复杂、成本高昂、体积庞大等问题,提出了基于色散型超构表面的光谱成像系统。超构表面中的每个超构色散单元,都相当于一个小型的光谱仪,按照阵列排布实现快照式光谱成像。采用遗传算法对得到的图像进行光谱反演,所得拟合结果准确。最终在400~700 nm的可见光波段实现了11个波长通道的光谱成像系统。本设计的紧凑结构、偏振不依赖特性和高光谱分辨率有利于各种小型化终端设备的集成,对光谱仪的实际应用具有重要意义。

关键词：超构表面集成光谱成像宽带光谱仪

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兼容水和油分散性的二氧化锡量子点的制备及其晶体尺寸、晶面结构和能隙的调控

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南京大学学报(自然科学版) 2024年第6期60卷 1028-1035页

作者：朱华艺崔雨辰习智原章建辉固体微结构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物理学院南京210093

二氧化锡(SnO_(2))是一种直接带隙的本征半导体材料,常温下的体带隙约为3.6 eV,具有化学和热稳定性好、电子迁移率高、透光性好、成本低和无毒且环境友好等优点,被广泛应用于气敏传感器、催化材料、电极材料、光电材料及太阳能电池中.... 详细信息

二氧化锡(SnO_(2))是一种直接带隙的本征半导体材料,常温下的体带隙约为3.6 eV,具有化学和热稳定性好、电子迁移率高、透光性好、成本低和无毒且环境友好等优点,被广泛应用于气敏传感器、催化材料、电极材料、光电材料及太阳能电池中.针对兼容水和油分散性的SnO_(2)的应用需求与现有SnO_(2)商品只能分散于水的矛盾,开发了一种溶剂热结晶的方法,成功制备了兼容水和油分散性的SnO_(2)量子点(SnO_(2)quantum dots,SnO_(2)QDs),通过调控溶剂热结晶时间(0~24 h),获得晶粒尺寸、能隙、(110)晶面占比分别在2.12~4.16 nm,3.72~4.15 eV和12.6%~43.3%可调的不同结晶质量的SnO_(2)QDs.所得量子点可应需要来稳定分散于水、乙醇、乙酸乙酯等多种水或油性溶剂中,形成可长期在室温下储存的黄色澄清的SnO_(2)QDs分散溶液.

关键词：二氧化锡量子点材料晶面调控带隙调节

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基于螺旋形超材料的宽带心肺音听诊器件

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科学通报 2023年第26期68卷 3472-3481页

作者：陈政吉刘京京梁彬杨京程建春南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

圆柱管听诊器具有结构简单、价格低廉、适用范围广等优势,但其尺寸通常较大,且工作频带难以覆盖心肺音频率范围.本文基于螺旋形超材料提出了一种圆柱形的心肺音听诊器件的设计理论,其尺寸可满足便携性要求(长度约1/5波长),且工作频带能... 详细信息

圆柱管听诊器具有结构简单、价格低廉、适用范围广等优势,但其尺寸通常较大,且工作频带难以覆盖心肺音频率范围.本文基于螺旋形超材料提出了一种圆柱形的心肺音听诊器件的设计理论,其尺寸可满足便携性要求(长度约1/5波长),且工作频带能有效覆盖典型心肺音频率范围(20∼1000 Hz).所设计器件的基本工作原理是利用内置的螺旋形超材料增加声波的传播路径长度,使不同频率下的等效声折射率均得到显著提升,从而在有效缩减结构尺寸的同时保持极宽的工作频带.基于等效媒质理论,对该结构中的声传播过程进行了理论分析,研究了其等效声学参数及灵敏度增益在不同频率下的变化特性,并通过有限元方法进行了验证.理论和仿真结果能够很好吻合,证明所设计的心肺音听诊器在20∼1000 Hz的宽频带内产生了平均10 dB的灵敏度提升.基于此,进一步分析了热黏滞损耗和结构参数变化对该器件的灵敏度和工作带宽的影响规律.最后,制备了心肺音听诊器样品并对其声学性能进行了实验测量,结果表明心肺音听诊器相比于圆柱管听诊器在20~1000 Hz全频带具有更高的灵敏度,在330~820 Hz频段的平均增益能够达到10 dB.本研究所设计的心肺音听诊器件具有灵敏度高、工作带宽大、设计简单、结构强度高、材质选择自由、鲁棒性等特性,为心肺音听诊器件的设计提供了新的思路,在医学临床诊断和声学传感等领域具有广泛的应用前景.

关键词：螺旋形超材料宽带传感心肺音听诊高灵敏度

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Kekulé调制声子晶体中的赝表面狄拉克涡旋拓扑态

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科学通报 2023年第26期68卷 3455-3463页

作者：刘翊贤张志旺程营刘晓峻南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄... 详细信息

近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄拉克涡旋处的零维拓扑束缚态在多种物理系统中被发现,成为相关领域的研究热点.但是现有研究中的声学结构大多受限于二维空间,自由空间中亚波长尺度的狄拉克涡旋拓扑态亟待探索.本文基于声赝表面波实现了自由空间中的类马约拉纳束缚态,即通过在硬质基板上排布蜂窝晶格阵列的空气圆柱孔,并在系统中施加一个与格点位置相关的Kekulé调制,产生了局域在结构表面和涡旋中心的声学拓扑束缚态;证明了这种拓扑束缚态的频率固定在狄拉克频率处,且不受Kekulé调制幅度的影响.此外,进一步分别引入粒子空穴对称性保护和破缺的缺陷,验证了这种特殊的拓扑束缚态在粒子空穴对称性保护时对缺陷具有较好的鲁棒性.本研究在基于声能局域和捕获的新型声学功能器件的设计方面具有潜在的应用前景.

关键词：声学超材料声子晶体 Kekulé调制零维拓扑束缚态

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非质子型二氧化碳电化学还原路径与锂-二氧化碳电池

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科学通报 2025年第9期70卷 1164-1176页

作者：刘忆雯潘慧何平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功能材料设计原理与应用技术江苏省重点实验室南京大学现代工程与应用科学学院储能材料与技术中心南京210023

在全球气候变化的大背景下,节能减排已成为国际社会的共同目标.二氧化碳(CO_(2))的还原不仅有助于构建可持续的碳循环体系,还能有效缓解温室效应.因此,CO_(2)还原被认为是实现“碳中和”的关键途径之一.近年来,质子型CO_(2)还原由于其... 详细信息

在全球气候变化的大背景下,节能减排已成为国际社会的共同目标.二氧化碳(CO_(2))的还原不仅有助于构建可持续的碳循环体系,还能有效缓解温室效应.因此,CO_(2)还原被认为是实现“碳中和”的关键途径之一.近年来,质子型CO_(2)还原由于其反应条件温和、操作简单及安全性较高等优势,受到了广泛的关注.然而,析氢反应的竞争、产物的低选择性、依赖能量输入等问题仍制约着该类技术的规模化与工业化.锂-二氧化碳(Li-CO_(2))电池作为一种新兴技术,利用Li^(+)与H^(+)相似的化学性质,在非质子体系中实现高选择性的CO_(2)还原,并具备高能量密度,从而提高了反应的可控性与功能性.尽管如此,该技术仍需克服高过电位、迟缓的反应动力学和严重的寄生反应等技术难题.本文综合分析学术界对质子与非质子型CO_(2)还原反应机制的现有认识,阐述Li-CO_(2)电池在CO_(2)还原中的优势.同时,从规避超氧物种的产生,调整反应路径和采用辅助策略三个角度,探讨优化Li-CO_(2)电池性能的方法,最后,对Li-CO_(2)电池技术未来的发展趋势进行展望,为其他非质子体系中的氧化还原提供指导思路.

关键词：二氧化碳还原氧化还原路径锂-二氧化碳电池非质子型还原

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为绿色能源赋能:动力电池和储能电池的发展与创新

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科学通报 2025年第9期70卷 1115-1117页

作者：周豪慎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功能材料设计原理与应用技术江苏省重点实验室南京大学现代工程与应用科学学院储能材料与技术中心南京210093

电池由正极、负极和电解质等组成.基于正负极活性材料中化学能与电能的相互转换,电池可实现充电和放电过程中能量的储存与释放,被广泛应用于消费电子产品、电动交通工具、可再生能源储存、电力系统调节、军事和航空航天等领域.随着全球... 详细信息

电池由正极、负极和电解质等组成.基于正负极活性材料中化学能与电能的相互转换,电池可实现充电和放电过程中能量的储存与释放,被广泛应用于消费电子产品、电动交通工具、可再生能源储存、电力系统调节、军事和航空航天等领域.随着全球能源结构转型和新能源汽车行业快速发展,具有高能量密度、高安全性等特点的动力电池和安全环保、成本低廉的储能电池已成为未来能源技术发展的重要方向,在推动能源革命和支撑能源新业态发展方面发挥着日益重要的作用.

关键词：动力电池负极消费电子产品能量储存

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