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Ca-Co(Zn)共掺杂对M型锶铁氧体性能影响的第一性原理计算研究

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物理学报 2025年

作者：李昕语侯育花陈璇黄有林李伟陶小马南昌航空大学材料科学与工程学院广西大学物理学院

六角晶系磁铅石型（M型）锶铁氧体因其独特的磁性、介电性能和热稳定性，在永磁材料领域备受关注。但相比于稀土永磁Nd2Fe14B材料来说，M型锶铁氧体(SrFe12O19)永磁材料的综合磁性能较低，这极大的限制了其使用范围。本文基于密度泛函... 详细信息

六角晶系磁铅石型（M型）锶铁氧体因其独特的磁性、介电性能和热稳定性，在永磁材料领域备受关注。但相比于稀土永磁Nd2Fe14B材料来说，M型锶铁氧体(SrFe12O19)永磁材料的综合磁性能较低，这极大的限制了其使用范围。本文基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，结合广义梯度近似（GGA+U），系统研究了Ca-Co（Zn）共掺杂对M型锶铁氧体的电子结构、力学性能、导电性和磁性能的影响。计算结果表明，Ca-Co（Zn）共掺杂SrFe12O19铁氧体均具有良好的结构稳定性和力学性能。Ca-Zn共掺杂可以使体系导电性增强，这是因为二价Zn离子取代了4f1晶位的三价Fe离子。同时，Ca-Co（Zn）共掺杂使体系的总磁矩增大，磁晶各向异性能下降，但相比于Co和Zn单掺杂体系，磁晶各向异性能有所改善。这表明，Ca-Co（Zn）共掺杂能够有效提高M型锶铁氧体的磁性能，并具备节约成本和环保的优点。

关键词： M型锶铁氧体第一性原理计算掺杂磁性能

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基于双羊角钉型等离子宽带带阻滤波器研究

光电子·激光 2025年第1期36卷 1-8页

作者：王叶壮沈宏君陈俊坤宁夏大学物理学院

为了获得拥有滤波功能的带阻滤波器，并实现宽带滤波，本研究设计了一种金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal, MIM)混合等离子体波导，其结构由双羊角钉谐振腔与MIM直波导组成。本文采用时域有限差分法(finite difference time doma... 详细信息

为了获得拥有滤波功能的带阻滤波器，并实现宽带滤波，本研究设计了一种金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal, MIM)混合等离子体波导，其结构由双羊角钉谐振腔与MIM直波导组成。本文采用时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)计算了此结构的传输光谱特性和z方向磁场分布图，计算结果表明在两个法诺共振峰之间形成了有带阻滤波特性的U字型区域，其滤波的带阻宽度可达0.99μm,实现了宽带滤波功能。基于结构的可协调性，调节双羊角钉谐振腔之间的距离L、高度H以及半径R可以改变共振波长和带阻波段。此外，在添加新的羊角钉谐振腔并形成级联结构后，可以获得新的法诺共振峰，并提高了带阻滤波特性，本研究得到的结构特性可以为带阻滤波器与传感器等光学器件的设计提供思路。

关键词：等离子体波导双羊角钉型谐振腔法诺共振宽带滤波

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双模涡旋光束的产生及光场分析

激光与光电子学进展 2025年

作者：王泓洋陈冠旭吴迪张子静崔成帅吕鑫冉宋家宇冯睿赵远哈尔滨工业大学物理学院

近年来，特殊光场，特别是涡旋光束产生与调制受到广泛关注，其独特的相位，偏振，振幅特性，在光学信息传输、旋转测速、量子光学等领域展现出巨大的应用潜力。利用光栅衍射法，本文首先对两类双模涡旋光束，即涡旋光叠加态和偏振涡旋... 详细信息

近年来，特殊光场，特别是涡旋光束产生与调制受到广泛关注，其独特的相位，偏振，振幅特性，在光学信息传输、旋转测速、量子光学等领域展现出巨大的应用潜力。利用光栅衍射法，本文首先对两类双模涡旋光束，即涡旋光叠加态和偏振涡旋光束的产生进行了研究，比较发现，涡旋光束叠加态实验和仿真产生的光场的结构相似度（SSIM）随着轨道角动量（OAM）阶数的增大而逐渐降低，l=±5的结构相似度比l=±1低7.78%。其次探究了基模高斯光束中心与空间光调制器中心的偏移对光场的畸变影响，随着偏移的增大，不同阶数的光强相关系数逐渐降低，D=0.5w的光强相关系数平均比D=0.1w低13.91%(w为束腰半径)。最后，通过调整两个调制方向相互垂直的纯相位光栅参数，产生了衍射阶次，拓扑荷和偏振阶可调的偏振涡旋光束。对光场的检偏表明，偏振片检测的亮斑数量是偏振阶数的2倍。本文的研究在进一步拓展涡旋光束在光场调控等领域的应用方面具有重要理论和应用价值。

关键词：光栅衍射法双模涡旋光束偏振涡旋光束结构相似度中心偏移

基于三矩形谐振腔非通MIM波导的四重法诺传感

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 116-123页

作者：王叶壮沈宏君陈俊坤王雅雯宁夏大学物理学院银川750000

为了得到高灵敏度的生物传感器,设计了一种可以激发出四重法诺共振的非通金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导传感器.采用了上下对称结构,由一个竖放矩形谐振腔和两个横放矩形谐振腔与总线波导共同作用而得到了四重法诺共... 详细信息

为了得到高灵敏度的生物传感器,设计了一种可以激发出四重法诺共振的非通金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导传感器.采用了上下对称结构,由一个竖放矩形谐振腔和两个横放矩形谐振腔与总线波导共同作用而得到了四重法诺共振.采用了有限时域差分方法计算了此结构的传输特性与Z方向的归一化磁场,并详细分析了其法诺共振的产生机理.通过计算结构几何参数调节后的透射光谱,从而得出了四处法诺共振峰透射率和共振位置可以通过改变结构几何参数而获得独立调节.此外还发现在结构中添加不同浓度的葡萄糖溶液可以实现高折射率传感灵敏度(S),获得最高灵敏度2736.98nm/RIU,可以看出此结构对于折射率变化有很高的灵敏度,这为设计和优化纳米级别的折射率传感器提供了新的思路,还可以应用于电路构建前进行性能测试.

关键词：金属-绝缘体-金属传感器谐振腔法诺共振灵敏度

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水电导率对水下微秒脉冲流光放电形态的影响

物理学报 2025年

作者：李霄温小琼杨元天大连理工大学物理学院

水下流光放电在降解水中有机污染物、改良农作物种子等方面有良好的应用前景，其放电形态对实际应用效果有重要影响。本文利用四分幅超高速相机观测了不同水电导率、外加电压条件下水下微秒脉冲流光放电过程，发现在高水电导率条件下存... 详细信息

水下流光放电在降解水中有机污染物、改良农作物种子等方面有良好的应用前景，其放电形态对实际应用效果有重要影响。本文利用四分幅超高速相机观测了不同水电导率、外加电压条件下水下微秒脉冲流光放电过程，发现在高水电导率条件下存在两种不同的放电形态：扇形丝丛和单根长丝。在本文研究范围内水电导率800 μS/cm是两种形态出现率的分界点：水电导率小于800 μS/cm时，单根长丝形态的出现率为100%；当水电导率大于800 μS/cm时，随着水电导率的增加，单根长丝形态的出现率降低，扇形丝丛形态的出现率增加；水电导率大于1000 μS/cm后，主导放电形态为扇形丝丛形态，随水电导率的增大反转两种放电形态的出现率所需的电压增大。扇形丝丛流光传播速度～1.7 km/s，单根长丝流光早期传播速度～25 km/s，后期传播速度下降至～0.8 km/s，水电导率和外加电压对两种形态的传播速度没有显著影响。扇形丝丛形态的放电延迟时间总是比单根长丝形态的大～8%，单脉冲注入能量比单根长丝形态的小～20%。

关键词：水下微秒脉冲流光放电水电导率扇形丝丛形态单根长丝形态

中国组在Belle和Belle II实验上物理研究进展

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：李郁博贾森苑长征沈成平西安交通大学物理学院东南大学物理学院中国科学院高能物理研究所复旦大学现代物理研究所

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其... 详细信息

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其附近,可以产生大量B介子数据,因此Belle又被称为B工厂实验,Belle II被称为超级B工厂实验.2001年Belle实验和位于美国斯坦福大学的BaBar实验在B介子衰变中发现了粒子-反粒子变换与宇称联合反演（CP）对称性破坏,证实了小林-益川理论,使得小林诚和益川敏英获得2008年诺贝尔物理学奖.除此之外,B工厂展示了利用其海量数据进行多方面研究的优势,在粒子物理的多个方向都作出了重要发现,尤其是2003年Belle实验首次发现具有奇特性质的强子态X（3872）,开启了研究奇特强子态研究的新篇章.Belle和Belle II实验的中国组在粲强子、B物理、奇特强子态、底偶素、超出标准模型的新物理等方面开展了一系列测量,获得了重要的研究成果,包括发现四夸克态Zc（3900）、精确测量D介子的混合参数、首次测量粲重子Ξc的绝对衰变分支比、确定（1S）辐射衰变到含τ+τ-末态轻希格斯粒子的最高灵敏度上限等.本文简要回顾中国组在Belle和Belle II实验上物理研究成果,献礼复旦大学建校120周年.

关键词： Belle实验 Belle II实验中国组粲强子 B衰变底偶素奇特强子态

Cs阳离子掺杂对CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿电子性质的影响研究

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 174-182页

作者：张平丽吉林师范大学物理学院四平136000

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池被报道具有极高的功率转换效率,是下一代太阳能电池材料有希望的候选者,但其化学性质极不稳定,在高温高湿条件下易分解.本研究采用无机Cs阳离子取代CH_(3)NH_(3)PbI_(3)结构中的CH_(3)NH_(3)有机阳离子,... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池被报道具有极高的功率转换效率,是下一代太阳能电池材料有希望的候选者,但其化学性质极不稳定,在高温高湿条件下易分解.本研究采用无机Cs阳离子取代CH_(3)NH_(3)PbI_(3)结构中的CH_(3)NH_(3)有机阳离子,利用第一性原理密度泛函理论,计算了未掺杂CH_(3)NH_(3)PbI_(3)钙钛矿和Cs阳离子掺杂钙钛矿的电子性质.结果表明,适当比例的Cs阳离子掺杂能够增强Pb-I的相互作用力,且Cs阳离子掺杂并未改变钙钛矿直接半导体的属性.Cs阳离子与Pb-I框架之间强的共价相互作用,导致Cs阳离子掺杂钙钛矿具有更加稳定的晶体结构.这项工作阐明了Cs阳离子掺杂钙钛矿材料高稳定性的潜在机理,可以为将来设计高效稳定的钙钛矿光伏材料提供一定的理论依据.

关键词：钙钛矿 Cs阳离子掺杂能带结构态密度

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国内几种典型低轨星座增强PPP性能对比分析

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大地测量与地球动力学 2025年

作者：陈成俭蔡昌盛潘林戴吾蛟中南大学地球科学与信息物理学院

针对国内的鸿雁星座、微厘空间和虹云工程3个低轨星座，从可见卫星数和位置精度衰减因子（PDOP）两方面进行星座性能评估，并使用仿真的低轨数据结合全球均匀分布的12个测站实测的全球导航卫星系统（GNSS）观测数据进行增强精密单点定位... 详细信息

针对国内的鸿雁星座、微厘空间和虹云工程3个低轨星座，从可见卫星数和位置精度衰减因子（PDOP）两方面进行星座性能评估，并使用仿真的低轨数据结合全球均匀分布的12个测站实测的全球导航卫星系统（GNSS）观测数据进行增强精密单点定位（PPP）处理，对比分析3个低轨星座在静态和模拟动态模式下对GPS/GLONASS/BDS/Galileo四星座PPP的性能增强效果。结果表明，通过鸿雁、微厘空间星座、虹云工程低轨星座增强后，所有测站平均静态PPP收敛时间分别降低了64%、77%和80%，静态PPP定位精度分别提升33%、36%和43%；动态收敛时间分别降低了67%、76%和86%，动态定位精度分别提升了10%、17%和16%。综合来看，微厘空间和虹云工程两个低轨星座PPP增强性能相比鸿雁星座低轨星座更为显著，增强性能总体上与星座规模呈正相关。

关键词：低轨星座 GNSS PPP 定位精度收敛时间

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相对论重离子碰撞探索原子核形状

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：赵鹏巍宋慧超周善贵北京大学物理学院中国科学院理论物理研究所

形状是原子核的重要属性,涉及核结构、核衰变、核反应等几乎核物理的所有研究内容,是当前核物理领域的重要前沿方向.最近, STAR国际合作组在利用相对论重离子碰撞探究原子核结构方面的研究取得了重要突破,提出研究和提取原子核形状的新... 详细信息

形状是原子核的重要属性,涉及核结构、核衰变、核反应等几乎核物理的所有研究内容,是当前核物理领域的重要前沿方向.最近, STAR国际合作组在利用相对论重离子碰撞探究原子核结构方面的研究取得了重要突破,提出研究和提取原子核形状的新方法,成果发表于最新的《自然》(Nature)期刊中.本文对该文章进行简要的介绍和评论.

关键词：相对论重离子碰撞原子核结构核形变