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绝缘衬底上二维单晶材料制备研究进展

科学通报 2024年

作者：曾凡凯白金霞张晓闻徐小志华南师范大学物理学院广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心广东省量子调控工程与材料重点实验室华南师范大学物理前沿科学研究院粤港量子物质联合实验室

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的... 详细信息

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的构建.可控制备大尺寸单晶二维薄膜是实现其高性能和大规模应用的关键.过去十几年来,研究人员在二维单晶的材料生长方面付出了大量努力,典型的二维导体石墨烯、半导体过渡金属硫族化合物和绝缘体六方氮化硼的生长尺寸已经由微米级扩展到晶圆级.然而,二维材料薄膜通常需要覆盖在绝缘衬底上才能充分发挥性能,因此在绝缘衬底直接生长二维单晶材料是实现高性能电子和光电子器件的终极目标.本文从绝缘衬底上不同种类二维单晶材料的生长行为展开探讨,回顾了近十年来过渡金属硫族化合物、石墨烯和氮化硼在绝缘衬底上的生长策略以及机理,对绝缘衬底上制备高质量二维单晶材料面临的挑战和未来发展进行了总结和展望.

关键词：二维材料单晶绝缘衬底石墨烯化学气相沉积

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钱临照《墨经》研究的科学史价值

自然辩证法通讯 2024年第9期46卷 73-79页

作者：童恒萍华南师范大学科学技术与社会研究院广东广州510006

《墨经》是先秦墨家蕴含着丰富科学知识的重要典籍,钱临照在二十世纪四五十年代立足于现代物理学,在前贤研究基础上,创作了《释墨经中之光学力学诸条》等《墨经》研究的重要论著,深刻揭示了《墨经》的物理学意义,被学界视为“《墨经》... 详细信息

《墨经》是先秦墨家蕴含着丰富科学知识的重要典籍,钱临照在二十世纪四五十年代立足于现代物理学,在前贤研究基础上,创作了《释墨经中之光学力学诸条》等《墨经》研究的重要论著,深刻揭示了《墨经》的物理学意义,被学界视为“《墨经》研究的里程碑”。

关键词：《墨经》研究科技史价值 HPS教育科学精神

重离子储存环CSRe上类钠Kr^(25+)离子的双电子复合精密谱学实验研究

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物理学报 2024年第12期73卷 147-158页

作者：邵林黄忠魁汶伟强汪书兴黄厚科马万路刘畅汪寒冰陈冬阳刘鑫周晓鹏赵冬梅张少锋朱林繁马新文华南师范大学物理学院量子调控工程与材料重点实验室广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上... 详细信息

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上,安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统,质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0—1 keV.在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器,用于探测复合离子.在此基础上,使用Kr^(25+)离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验,实验测量了质心系能量0—70 eV的双电子复合速率系数.为了更好地理解实验测量结果,利用FAC(flexible atomic code)程序计算了Kr^(25+)离子的双电子复合速率系数,并与实验做了细致对比,整体符合很好,而且发现3s→41(△n=1)的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献.实验结果表明,CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性,能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持.

关键词：双电子复合储存环CSRe 电子冷却器多丝正比探测器

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CZTS基单晶材料研究进展和展望

人工晶体学报 2024年第1期53卷 12-24页

作者：傅文峰朱旭鹏廖峻汝强薛书文张军华南师范大学物理学院广州510006 岭南师范学院物理科学与技术学院湛江524048

Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性... 详细信息

Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性能,但其转换效率却远远低于Cu(In,Ga)Se_(2)(23.5%)。传统研究多数集中在多晶薄膜材料和器件的光电性能,导致材料关键缺陷态甄别及其能带调控规律尚不清晰,成为限制CZTS基光电器件性能的瓶颈。本文综述了CZTS基单晶材料,详细介绍了其晶体结构和物理性质,概述了移动加热器法、碘输运法和熔盐法制备高质量单晶的工艺,多型纳米晶库的研究,以及天然锌黄锡矿的物性研究。根据制备的CZTS基单晶材料讨论了其光学和电学性能。最后总结了CZTS基单晶材料在半导体器件的应用及目前存在的问题,为提高Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体材料器件的性能提供可能的发展方向。

关键词：铜锌锡硫天然锌黄锡矿缺陷态光电性质移动加热器法碘输运法熔盐法

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等离子体密度对尾场加速中最优束流负载的影响

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 183-189页

作者：黄开国安维明北京师范大学天文系北京北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京

探讨了当束团参数固定时,通过改变束团电荷量来改变束流的负载状态以达到最优束流负载条件,以及改变等离子体密度对束流负载特性的影响;通过实验发现,等离子体的入口和出口处均存在逐渐增加或降低的等离子体密度坡,并探究了该密度坡对... 详细信息

探讨了当束团参数固定时,通过改变束团电荷量来改变束流的负载状态以达到最优束流负载条件,以及改变等离子体密度对束流负载特性的影响;通过实验发现,等离子体的入口和出口处均存在逐渐增加或降低的等离子体密度坡,并探究了该密度坡对束团相对能散的影响.利用QuickPIC对粒子的行为及其在等离子体中的演化状态进行了模拟;利用理论分析法对束团状态和相对能散的变化进行了综合分析和论证.结果表明:1)在传播方向上局部微调等离子体密度可降低尾随束团的相对能散;2)密度坡的存在会降低相对能散;3)改变等离子体密度,可实现欠负载、过负载,以及最优束流负载之间的切换,最终能散相较最优束流负载状态下的能散更低.

关键词：等离子体尾场加速最优束流负载密度坡能散粒子网格模拟

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基于上转换纳米材料的免疫检测技术应用

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 355-368页

作者：黄惠威李丽华罗林沈玉栋雷红涛徐振林华南农业大学食品学院广东省食品质量安全重点实验室广州510642 华南师范大学未来科技研究院广州510631

免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光... 详细信息

免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光寿命长和狭窄及可调整的发射带等优秀的光学性质,与免疫分析相结合可显著降低背景噪声,提高分析灵敏度。本文简要介绍了UCNPs的发光机制,对UCNPs的合成和表面修饰方法进行了总结,并详细论述荧光共振能量转移、内滤效应、磁分离技术、上转化连接免疫吸附技术和上转换免疫层析技术五种基于UCNPs的免疫检测技术,最后对该技术所面临的挑战和前景进行总结和展望,以期为UCNPs免疫检测技术的发展提供理论指导。

关键词：上转换纳米颗粒合成方法表面修饰方法免疫检测技术

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天琴座RR型变星的测距应用

科学通报 2024年第21期69卷 3099-3109页

作者：陈孝钿张健星王舒郜心怡邓李才中国科学院国家天文台北京100101 北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京102206

从2000年至今,随着大天区时域巡天设备的发展,天琴座RR型变星的数目已由千余颗增加至30万颗.其测距方法也得到了优化,从依赖可见光金属丰度光度关系逐渐转变为红外的周期金属丰度光度关系.得益于大麦哲伦云的几何距离和Gaia视差,天琴座R... 详细信息

从2000年至今,随着大天区时域巡天设备的发展,天琴座RR型变星的数目已由千余颗增加至30万颗.其测距方法也得到了优化,从依赖可见光金属丰度光度关系逐渐转变为红外的周期金属丰度光度关系.得益于大麦哲伦云的几何距离和Gaia视差,天琴座RR型变星的周期金属丰度光度关系的零点得到显著优化.在大样本天琴座RR型变星的基础上,银河系晕、核球、麦哲伦云的结构得到了细化,球状星团和矮星系的距离也得到了准确测量.更重要的是,研究发现了双周期的天琴座RR型变星,这把唯一不受金属丰度影响的量天尺为批量高精度星系测距开辟了道路.鉴于我国在未来5年有多项投入使用的时域巡天设备,例如司天工程、中国空间站巡天望远镜等,本文将总结过去20年中天琴座RR型变星测距应用的进展.

关键词：天琴座RR型变星脉动变星距离测量时域天文标准烛光

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可见光–红外特征交互与融合的YOLOv5目标检测算法

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 914-922页

作者：解宇敏张浪文余孝源谢巍华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 岳阳高澜节能装备制造有限公司湖南岳阳414000 华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5... 详细信息

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5为基本框架,提出一种可见光–红外特征交互与融合的目标检测算法,使用一种新的主干网络跨阶段局部(CSPDarknet53-F),采用双分支结构分别提取可见光和红外特征.然后,通过特征交互模块重构各模态的信息成分和比例,提升模态间信息交流,使可见光和红外特征进行更充分的融合.在FLIR-aligned和M3FD数据集上的大量实验证明,本文算法使用的CSPDarknet53-F在协同利用可见光和红外信息方面更加出色,提升了模型精度,同时,拥有对抗光照强度骤变的鲁棒性.

关键词：可见光图像红外图像特征融合交互 YOLOv5

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超亮超新星光变特征和供能机制的统计分析

北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 21-29页

作者：董晓菲刘良端高鹤北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京北京师范大学天文系北京华中师范大学天体物理研究所湖北武汉夸克与轻子物理教育部重点实验室(华中师范大学) 湖北武汉

统计了91颗贫氢超亮超新星的光变特征,并结合3种供能模型进行了蒙特卡罗模拟,以探究实际观测对其能源机制的约束.结果显示:这些超亮超新星在g波段的平均峰值绝对星等为(-21.34±0.8),上升和下降时标分别分布在7~79和14~114 d,并呈现显... 详细信息

统计了91颗贫氢超亮超新星的光变特征,并结合3种供能模型进行了蒙特卡罗模拟,以探究实际观测对其能源机制的约束.结果显示:这些超亮超新星在g波段的平均峰值绝对星等为(-21.34±0.8),上升和下降时标分别分布在7~79和14~114 d,并呈现显著正相关;模拟结果表明磁星和相互作用机制都可能为大部分超亮超新星供能,在相互作用模型中,基于壳层分布假设的模拟结果与观测符合得更好.国内各大巡天项目(如CSST、司天工程)未来将探测到更多高红移超亮超新星,以期为相关科研人员深入了解宇宙中的恒星演化和爆炸过程提供重要数据.

关键词：超新星光变曲线毫秒磁星马尔可夫链蒙特卡罗