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钙钛矿薄膜的均匀结晶和埋底钝化策略: 刷新全钙钛矿叠层光伏组件纪录效率

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科学通报 2024年第12期69卷 1523-1525页

作者：高寒谭海仁南京大学固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院关键地球物质循环前沿科学中心南京210023

钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单且成本较低的优势,为光伏发电的降本增效提供了有效途径.经过10余年的发展,单结钙钛矿电池的效率已达26.1%[1],接近其Shockley–Queisser效率极限,构筑叠层太阳能电池成为进一步突破单结电池效率极限... 详细信息

钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单且成本较低的优势,为光伏发电的降本增效提供了有效途径.经过10余年的发展,单结钙钛矿电池的效率已达26.1%[1],接近其Shockley–Queisser效率极限,构筑叠层太阳能电池成为进一步突破单结电池效率极限的重要方向.全钙钛矿叠层太阳能电池由富溴的纯铅组分宽带隙(wide-bandgap,WBG)子电池、互联层和铅锡共混(Pb-Sn)的窄带隙(narrow-bandgap,NBG)子电池按照自下而上的顺序堆叠而成[2].目前,实验室制备的小面积(孔径面积≤1 cm^(2))全钙钛矿叠层电池的光电转化效率(简称“效率”)可达29.1%[1],已经超越了单晶硅太阳能电池和单结钙钛矿太阳能电池的最高效率,具有极大的商业化应用潜力.

关键词：钙钛矿太阳能电池光电转化效率叠层电池光伏组件电池效率商业化应用钙钛矿薄膜

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微腔辅助的自旋动力学特性和超辐射相变

光学学报 2024年第5期44卷 245-252页

作者：崔超冯彦林山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型... 详细信息

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义,且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。

关键词：量子光学光学微腔超辐射自旋动力学玻色爱因斯坦凝聚

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高超声速条件下凸曲率壁面混合层的流动演化

物理学报 2024年第10期73卷 237-245页

作者：张震易仕和刘小林陈世康张臻国防科技大学空天科学学院长沙410073

随着高超声速飞行器的不断更新换代,对成像窗口提出了新的设计要求,即共形窗口以提高气动特性,这要求在超声速气膜和光学窗口需要与飞行器机身保持相同的曲率外形.在马赫数Ma=6高超声速静风洞中开展了凸曲率壁面(CV)混合层稳定性研究.... 详细信息

随着高超声速飞行器的不断更新换代,对成像窗口提出了新的设计要求,即共形窗口以提高气动特性,这要求在超声速气膜和光学窗口需要与飞行器机身保持相同的曲率外形.在马赫数Ma=6高超声速静风洞中开展了凸曲率壁面(CV)混合层稳定性研究.采用基于纳米粒子的平面激光散射技术捕获到混合层流场结构,结合分形维数对混合层失稳规律进行研究.使用数值模拟技术得到了压力、压缩冲量(I_(p))沿流向演化结果.结果表明:随着来流总压(P_(0))的增大,静压比(RSP)减小,混合层失稳位置延迟,典型涡结构移动速度增大.CV壁面由于顺压梯度的存在使得压力沿流向下降,沿壁面切向的超声速气膜处于工作状态时,可以提升壁面压力,随着P_0增大,RSP随之降低,提升效果下降;流动受到CV的膨胀效应影响,Ip沿流向下降,超声速气膜可以削弱CV上的膨胀效应从而抑制Ip的下降;压缩冲量的变化率△I_(p)受P_(0)影响显著,在弯曲冲量|I_Φ|=0.191—3.624内,当P_(0)=0.5 MPa,△I_(p)从178.67%降至12.02%;当P_(0)=1.0 MPa,△I_(p)从40.38%降至5.64%.△I_(p)随|I_Φ|增大而降低,随着P_(0)增大,降低幅度减小.结果揭示凸曲率影响下的高超声速混合层流动演化规律,对高超声速飞行器实现气动减阻与防热特性的外形设计提供一定参考.

关键词：高超声速混合层分形维数压缩冲量

DL-MAML:一种新的蝴蝶物种自动识别模型

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计算机研究与发展 2024年第3期61卷 674-684页

作者：赵戈伟许升全谢娟英陕西师范大学计算机科学学院西安710119 陕西师范大学生命科学学院西安710119

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外... 详细信息

蝴蝶种类成千上万,每种蝴蝶都与一定植物密切相关,研究蝴蝶种类自动识别有重要意义.野外环境下的蝴蝶物种识别研究受制于现有数据集蝴蝶种类较少,每类样本(图像)数量较少,使基于机器学习的蝴蝶种类识别面临泛化推广难的挑战.另外,野外环境下的蝴蝶翅膀遮挡使分类特征学习面临挑战.因此,提出基于元学习的蝴蝶物种自动识别新模型DL-MAML(deep learning advanced model-agnostic meta-learning),实现野外环境下的任意蝴蝶种类识别.首先,DL-MAML模型采用L2正则改进经典元学习算法MAML(model-agnostic meta-learning)的目标函数和模型参数更新方法,并对MAML增加了2层特征学习模块,避免模型陷入过拟合风险,解决现有野外环境下蝴蝶物种识别面临的泛化推广困难;其次,采用ResNet34深度学习模型提取蝴蝶分类特征,对图像进行表征预处理,作为DL-MAML模型元学习模块的输入,克服其特征提取不足的缺陷,以及野外环境下蝴蝶翅膀遮挡带来的分类特征学习困难.大量消融实验以及与同类模型的实验比较表明,DL-MAML算法学习获得的初始模型参数对蝴蝶新类识别具有很好的效果,优于MAML和其他同类模型,对野外环境下的蝴蝶种类识别很有效,使利用现有野外环境下的蝴蝶数据集构造通用且完全的蝴蝶物种识别系统成为可能.

关键词：蝴蝶分类深度学习特征提取元学习 MAML算法

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薄膜微盘激射性质

物理学报 2024年第8期73卷 105-114页

作者：徐宇轩姚泰宇邓莉陈诗枚徐辰尧唐文轩华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、... 详细信息

基于半导体变形微腔的定向激射效应,在各向同性薄膜中制备变形微腔,将为多功能、高集成光子有源芯片提供新的解决方案.利用二维波动光学理论,以Z切向掺饵铌酸锂薄膜蚶线形微盘中的TE20,1模式为例,分析了不同变形因子ε微盘的模式分布、品质因子Q、定向激射效果D以及庞加莱截面图.理论模拟结果显示,微盘变形过程中微盘周长与谐振波长的比值近似为一定值.当ε大于0.24时,微盘具有较好的单向激射性,Q值大于10^(5);当ε变形因子大于0.4时,庞加莱截面图几乎被混沌海区域占据,Q值低于10^(3).因此,薄膜蚶线形微盘变形因子ε在0.24—0.4之间时,微盘不仅具有高的品质因子(Q值为10^(3)—10^(5)),激射方向性也较高(D值为6.45—8.32).

关键词：蚶线形微盘模式分布品质因子定向激射

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壁面渗透气膜工质对圆锥高超声速边界层稳定性的影响

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物理学报 2024年第12期73卷 221-234页

作者：胡玉发易仕和刘小林徐席旺张震张臻国防科技大学空天科学学院长沙410073

壁面渗透气膜是一种有应用前景的高超声速边界层转捩控制和减阻降热方式.在马赫数6高超声速静音风洞内,使用纳米粒子示踪的平面激光散射(nano-tracer planar laser scattering,NPLS)技术和高频脉动压力测试技术,研究了壁面渗透气膜工质... 详细信息

壁面渗透气膜是一种有应用前景的高超声速边界层转捩控制和减阻降热方式.在马赫数6高超声速静音风洞内,使用纳米粒子示踪的平面激光散射(nano-tracer planar laser scattering,NPLS)技术和高频脉动压力测试技术,研究了壁面渗透气膜工质(氦气、空气和二氧化碳)在相同体积流量条件下对圆锥高超声速边界层的影响.实验结果表明,壁面渗透气膜显著增厚了边界层,最厚位置都出现在渗透区域下游边界处,且氦气气膜时边界层最薄,二氧化碳气膜时最厚.通常,空气气膜和二氧化碳气膜使得边界层内提前出现规则的绳状交织的第二模态波结构,但体积流量较大条件下二氧化碳气膜时,扰动波结构类似剪切层不稳定性.氦气气膜时,扰动波结构不是第二模态波,其形状不规则,随时空变化较大,壁面脉动压力功率谱密度没有出现峰值频率.空气气膜时第二模态波波长大约是边界层厚度的2—3倍,而二氧化碳气膜时增大到3倍以上.二氧化碳气膜时第二模态波峰值频率最小,频带范围最窄,波长最长,幅值最大,扰动波传播距离较远且非线性相互作用较强.

关键词：高超声速边界层壁面渗透气膜第二模态波剪切层不稳定性

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基于相位同步动力学重构网络单纯复形的相互作用

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物理学报 2024年第12期73卷 78-88页

作者：罗恺明管曙光邹勇华东师范大学物理与电子科学学院上海200241

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述... 详细信息

复杂网络的高阶相互作用,如单纯复形和超边等,已经成为了研究的热点.本文提出一种基于节点同步动力学的特性来重构网络的单纯复形结构的新方法.通过分析Kuramoto-Sakaguchi模型中节点相位的时间序列同步性,建立了网络拓扑结构的解析描述,实现了对网络结构的精确辨识.该方法的核心在于,运用理论手段推导得到了拉普拉斯矩阵与线性化Kuramoto-Sakaguchi系统相位之间的解析联系.这一联系不仅具有强大的普适性,而且能够有效地应用于识别包含任意阶单纯复形相互作用的网络结构.本文的研究进一步表明,这种解析关系能够用于鉴别网络中的对称节点,并且通过数值模拟证实了间接相互作用节点之间发生遥同步的现象与网络结构的对称性有着密切的联系.这些发现为深入理解网络的结构特性和动力学行为提供了新的理论工具和视角.

关键词：复杂网络单纯复形相位同步高阶相互作用

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2018年日本北海道M_(W)6.6地震震源动力学破裂过程

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2972-2989页

作者：谢张迪于湘伟章文波中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

2018年9月5日日本北海道东胆振地区发生了M_(W)6.6地震,震源深度37 km,超过了地壳与上地幔脆韧性边界的深度,且在地表产生了较强的破坏.为研究北海道地震震源区发震构造及产生强地面运动的物理机制,本文基于此次地震的震源运动学模型,... 详细信息

2018年9月5日日本北海道东胆振地区发生了M_(W)6.6地震,震源深度37 km,超过了地壳与上地幔脆韧性边界的深度,且在地表产生了较强的破坏.为研究北海道地震震源区发震构造及产生强地面运动的物理机制,本文基于此次地震的震源运动学模型,针对其震源动力学模型开展了研究,尝试反演了动力学破裂过程.首先,由北海道地震运动学模型分析计算了断层面上的剪切应力,确定其破裂过程基本上是遵循滑动弱化摩擦准则,并由此获得初始模型的震源动力学参数,然后通过试错法反演了这次地震的震源动力学破裂过程.研究结果显示,北海道地震动力学破裂为自破裂起始处以走滑为主,先NE后SW,最终向断层面上倾方向传播,并在断层几何的弯折处产生逆冲破裂.在逆冲破裂的位置,滑动速率和滑动量达到最大值,结合运动学和动力学反演结果分析,推断该区域为强运动生成区,在地面产生的高频地震动是该中等、较深震源地震破坏性较强的主因.

关键词： 2018年北海道地震摩擦准则动力学破裂谱元法

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利用生物声学指标评估暗针叶林鸣禽围攻事件中的鸣声特征

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 118-126页

作者：王江月田佳周正暘马晓昀龙玉王戎疆李晟北京大学生命科学学院北京100871

利用鸣声播放实验,并结合自动录音技术,综合使用多种声学指数,探究亚高山森林生态系统中,森林鸣禽在围攻事件中鸣声的声学特征及其变化规律。2021年夏季,在四川王朗国家级自然保护区冷云杉暗针叶林中分别播放领鸺鹠(Glaucidium brodiei... 详细信息

利用鸣声播放实验,并结合自动录音技术,综合使用多种声学指数,探究亚高山森林生态系统中,森林鸣禽在围攻事件中鸣声的声学特征及其变化规律。2021年夏季,在四川王朗国家级自然保护区冷云杉暗针叶林中分别播放领鸺鹠(Glaucidium brodiei)鸣声和暗绿柳莺(Phylloscopus trochiloides)报警鸣叫来引发鸣禽围攻,使用自动录音设备记录播放期间及播放前后在实验位点上自由活动的森林鸣禽的鸣声。设置12个位点,每个位点进行领鸺鹠和暗绿柳莺播放实验各一次。24次实验共记录到分属3目17科的28种鸟类参与围攻行为,实验录音总有效时长为1057分钟。对围攻行为的观察和对录音记录的声学指数分析结果表明:1)领鸺鹠鸣声和柳莺报警鸣叫都可以有效地引发鸣禽的围攻行为,柳莺类与山雀类鸣禽是参与围攻的主体;2)两种鸣声播放期间,森林鸣禽的鸣声声强均显著高于播放前(领鸺鹠鸣声实验SPLavg=-31.02±4.87 dB(播放期间),SPLavg=-42.74±4.68 dB(播放前空白段),p=0.001;暗绿柳莺报警鸣叫回放实验SPLavg=-33.26±4.05 dB(播放期间),SPLavg=-46.38±4.54 dB(播放前空白段),p=0.001),鸣声复杂度均显著低于播放前(领鸺鹠鸣声实验H=0.76±0.02(播放期间),H=0.80±0.03(播放前空白段),p=0.001;暗绿柳莺报警鸣叫回放实验H=0.77±0.02(播放期间),H=0.82±0.02(播放前空白段),p=0.001);3)播放领鸺鹠鸣声或暗绿柳莺报警鸣叫并未引发声学指数变化程度的显著不同。研究结果从声学层面为鸟类行为研究提供新的思路,同时为大范围的声景监测数据提供新的行为学应用场景。

关键词：自动录音技术声学指数鸟类围攻行为鸣声播放实验森林鸣禽王朗国家级自然保护区