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沉积温度对CrN涂层干摩擦及大豆油润滑下摩擦学性能的影响

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润滑与密封 2024年第4期49卷 103-110页

作者：李阳孙会来杨淑燕曹磊万勇青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266033 齐鲁工业大学机械工程学院山东济南250353 纳狮新材料有限公司浙江嘉兴314200 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000

为探究沉积温度对CrN涂层摩擦学性能的影响,同时寻找适合CrN涂层润滑的绿色润滑剂,采用磁控溅射技术在不同温度下制备CrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、AFM原子力显微镜、划痕仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机评价涂层的微观... 详细信息

为探究沉积温度对CrN涂层摩擦学性能的影响,同时寻找适合CrN涂层润滑的绿色润滑剂,采用磁控溅射技术在不同温度下制备CrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、AFM原子力显微镜、划痕仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机评价涂层的微观结构、力学性能,以及在干摩擦及大豆油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在250℃下沉积的CrN涂层具有最致密的晶状结构,且力学性能最优。摩擦试验结果显示,在干摩擦和大豆油润滑下250℃下沉积的CrN涂层表现出最优的摩擦学特性。XPS分析表明,由于摩擦的存在,大豆油会在涂层表面发生摩擦化学反应并生成一层化学吸附膜,从而能有效减轻涂层的摩擦和磨损。250℃下沉积的CrN涂层具有最优的力学及摩擦学性能,且大豆油极为适合CrN涂层的润滑。

关键词： CrN涂层沉积温度力学性能大豆油摩擦学性能

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硅和锗量子计算材料研究进展

物理学报 2021年第21期70卷 299-311页

作者：张结印高飞张建军中国科学院物理研究所纳米物理与器件重点实验室北京100190

半导体量子点量子计算是实现固态量子计算的重要途径之一,高质量量子计算材料制备是其中的关键.硅和锗材料能够实现无核自旋的同位素纯化,满足量子比特对长退相干时间的要求,同时与当前的硅工艺兼容,是实现半导体量子计算的重要材料平台... 详细信息

半导体量子点量子计算是实现固态量子计算的重要途径之一,高质量量子计算材料制备是其中的关键.硅和锗材料能够实现无核自旋的同位素纯化,满足量子比特对长退相干时间的要求,同时与当前的硅工艺兼容,是实现半导体量子计算的重要材料平台.本文首先概述了近年来半导体量子点量子计算领域取得的重要进展,然后详细介绍了硅基硅/硅锗异质结、锗/硅锗异质结以及锗/硅一维线的制备方法、材料性质以及相应量子器件的研究进展,最后对需要解决的关键技术问题以及未来的发展方向进行了展望.

关键词：硅锗异质结纳米线量子计算

纳米LED远场辐射强度与出光角度的优化仿真

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光学学报 2024年

作者：张志鹏苏昊李文豪张树钱郭焱民龚正郭太良吴朝兴福州大学物理与信息工程学院中国福建光电信息科学与技术创新实验室

纳米LED有望应用于超高分辨率微型显示器件，减小纳米LED的出光角度对于降低相邻像素的光串扰具有重要意义。为了获得较小出光角度的氮化镓基纳米LED，本文采用有限元方法，研究了纳米LED形状、量子阱中氮化镓厚度、以及包裹电介质层对... 详细信息

纳米LED有望应用于超高分辨率微型显示器件，减小纳米LED的出光角度对于降低相邻像素的光串扰具有重要意义。为了获得较小出光角度的氮化镓基纳米LED，本文采用有限元方法，研究了纳米LED形状、量子阱中氮化镓厚度、以及包裹电介质层对其远场辐射强度和出光角度的影响。仿真结果显示，柱形纳米LED结构可以实现约57°的垂直出光角度；通过调整量子阱中氮化镓的厚度为3 nm，在不影响远场强度的情况下可以进一步将垂直出光角度降低至52°。此外，在纳米LED外围包裹折射率为1.5、宽度为200-300nm的电介质层，可以有效抑制纳米柱侧面出光，使远场强度提升40%。本研究为氮化镓基纳米LED的设计和优化提供了仿真实验支持，有望推动基于纳米LED的超高分辨率显示技术的发展。

关键词：纳米LED 远场辐射出光角度优化光学仿真

基于非线性超表面的多任务光电混合神经网络(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 314-321页

作者：罗栩豪董思禹魏泽勇王占山程鑫彬同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092 先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 上海市数字光学前沿科学研究基地上海200092 上海市全光谱高性能光学薄膜器件及应用专业技术服务平台上海200092

提出一种新型的光电混合神经网络计算模型,通过非线性超表面对线性和非线性光波进行多维度光场调控,并行处理多个通道的信息。非线性超表面采用U型纳米天线,基于自旋和几何相位对基频和倍频光波的相位进行编码和复用,结合后端的浅层电... 详细信息

提出一种新型的光电混合神经网络计算模型,通过非线性超表面对线性和非线性光波进行多维度光场调控,并行处理多个通道的信息。非线性超表面采用U型纳米天线,基于自旋和几何相位对基频和倍频光波的相位进行编码和复用,结合后端的浅层电子神经网络分别实现对手写数字图像输入的高精度分类(盲测准确率为95.53%)和高质量重建(平均峰值信噪比大于26 dB)。所提方法为发展光学、光电、电子模拟和数字计算技术提供了新思路,从而实现大规模并行、高通量和更广泛的人工智能系统。

关键词：物理光学光电计算人工智能非线性超表面并行处理数字分类图像重建

用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器

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物理化学学报 2024年第4期40卷 167-175页

作者：赵可刘震刘露遥余长源潘竞顺黄旭光华南师范大学广东省纳米光子功能材料与器件重点实验室广州510006 香港理工大学电子与信息工程系中国香港999077

铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化... 详细信息

铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。

关键词：铅离子浓度光学传感反射式干涉结构光纤传感器温度干扰

GaAs(001)图形衬底上InAs量子点的定位生长

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物理学报 2019年第11期68卷 236-242页

作者：王海玲王霆张建军中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

InAs/GaAs量子点是重要的单光子源,位置可控量子点对实现可寻址易集成的高性能量子点光源具有重要意义.本文详细研究了氢原子条件下GaAs (001)图形衬底的低温脱氧过程,低温GaAs缓冲层生长中沟槽形貌的演化过程,以及沟槽形貌对量子点形... 详细信息

InAs/GaAs量子点是重要的单光子源,位置可控量子点对实现可寻址易集成的高性能量子点光源具有重要意义.本文详细研究了氢原子条件下GaAs (001)图形衬底的低温脱氧过程,低温GaAs缓冲层生长中沟槽形貌的演化过程,以及沟槽形貌对量子点形核位置的影响.发现GaAs衬底上纳米沟槽侧壁的倾斜角较小时, InAs量子点会优先生长于沟槽底部;当沟槽的侧壁倾斜角较大时, InAs量子点则会优先生长于沟槽两侧的外边沿位置.此外,本文还研究了纳米孔洞侧壁的倾斜角对量子点成核位置的影响,实现了双量子点分子和四量子点分子的定位生长.

关键词： InAs量子点图形衬底成核位置定位生长

单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺电磁屏蔽薄膜的制备与性能

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物理学报 2024年第17期73卷 277-284页

作者：王天赐夏乾善黄信佐王永正刘斌张晋通黎涛哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所济南250023

在实际应用中,柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点.目前,制备兼具优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战.因此,本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料,通过静电纺丝和真空... 详细信息

在实际应用中,柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点.目前,制备兼具优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战.因此,本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料,通过静电纺丝和真空辅助过滤的方法制备了单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜.通过调控单壁碳纳米管的面密度,复合薄膜的电导率可以提升至1866 S/cm.对于电磁屏蔽性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜在Ku波段(12-18 GHz)的总电磁屏蔽效能为75.78-81.83 dB,高于纯单壁碳纳米管薄膜的电磁屏蔽效能(65.19-69.81 dB).由于聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管之间形成了界面,在一定的单壁碳纳米管面密度范围内,界面越多,消耗的电磁波能量越多.对于力学性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜的最大拉伸强度和断裂伸长率分别为28.52 MPa和7.91%,是单壁碳纳米管薄膜的1.13倍和1.5倍,随着单壁碳纳米管面密度的增大,单壁碳纳米管之间的相互作用以及聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管在界面处的相互作用对复合薄膜的力学性能起到了一定的增强作用.单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜作为一种优异的聚合物基电磁屏蔽复合材料,可用于如精密电子仪器的防护和可穿戴电子设备等领域.

关键词：单壁碳纳米管聚醚酰亚胺静电纺丝电磁屏蔽

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具有超低工作电压的银纳米线阻变器件研究

真空科学与技术学报 2024年第1期44卷 57-65页

作者：邱佳雯李俊龙李文豪王堃张永爱周雄图吴朝兴郭太良福州大学物理与信息工程学院福州350108 中国福建光电信息科学与技术创新实验室福州350108

具有高密度和自适应特性的随机银纳米线网络能够模拟神经元的复杂网络拓扑,在信息存储、选择器和神经形态计算领域中应用广泛。文章采用旋涂工艺在图像化电极衬底上制备了银纳米线器件,研究了不同银纳米线浓度和直径对其电学性能的影响... 详细信息

具有高密度和自适应特性的随机银纳米线网络能够模拟神经元的复杂网络拓扑,在信息存储、选择器和神经形态计算领域中应用广泛。文章采用旋涂工艺在图像化电极衬底上制备了银纳米线器件,研究了不同银纳米线浓度和直径对其电学性能的影响,并最终实现了具有超低工作电压(0.01 V)的神经形态器件。实验结果表明,采用直径为30 nm的银纳米线和浓度为5 wt%的复合溶液所制备的随机网络能够实现可控的大开关比阻变行为。进一步,将该大开关比阻变行为作为器件的初始化过程,实现了银纳米线阻变器件在外加超低脉冲电压刺激作用下的可控突触可塑性行为。最后,通过对单个纳米结点中银纳米细丝的形成与断裂过程进行研究,进一步提出随机银纳米线网络在不同电刺激条件下的工作机理。本工作为新型神经形态器件中随机网络的物理实现和应用提供了新思路。

关键词：随机银纳米线网络电阻开关突触可塑性超低电压

低功率STED超分辨显微成像技术研究进展及展望

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中国激光 2024年

作者：周浩贤王璐玮张仁龙林方睿刘丽炜屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室

受激辐射损耗（Stimulated emission depletion, STED）是一种功能强大的远场超分辨显微成像技术，已广泛用于细胞和组织切片等生物样品的超分辨成像。通过增加损耗激光的功率，可以显著提高STED超分辨成像的空间分辨率和成像深度。然... 详细信息

受激辐射损耗（Stimulated emission depletion, STED）是一种功能强大的远场超分辨显微成像技术，已广泛用于细胞和组织切片等生物样品的超分辨成像。通过增加损耗激光的功率，可以显著提高STED超分辨成像的空间分辨率和成像深度。然而，过高的激光功率会引起严重的光漂白及对生物样品的光毒性。因此，如何在保证成像质量的同时，有效降低STED超分辨成像所需的损耗激光强度，是目前STED技术在生物成像领域面临的关键挑战。本文从STED成像的基本原理出发，分别从STED探针、单分子定位、图像处理和时间分辨探测等四个方面探讨了实现低功率STED超分辨成像的策略。通过对以上四种策略及其优缺点的深入分析，为STED技术在生物学领域的应用提供有价值的参考和指导。

关键词：超分辨成像受激辐射损耗损耗光功率纳米探针荧光寿命