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基于硅/二维层状材料异质结的红外光电探测器研究进展

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材料导报 2024年第1期38卷 1-9页

作者：贺亦菲杨德仁皮孝东浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心杭州311200

红外光是一种频率介于微波和可见光范围之间的电磁波,在光通信、人工智能、医用治疗、军事探测和航空航天等领域具有广泛的应用。硅的带隙为1.12 eV,导致硅基光电探测器的截止波长短(约1.1 mm)。近年来,研究发现了新型二维层状材料,它... 详细信息

红外光是一种频率介于微波和可见光范围之间的电磁波,在光通信、人工智能、医用治疗、军事探测和航空航天等领域具有广泛的应用。硅的带隙为1.12 eV,导致硅基光电探测器的截止波长短(约1.1 mm)。近年来,研究发现了新型二维层状材料,它们具有带隙可调、载流子迁移率高、光谱响应宽、暗电流低、稳定性高以及制备工艺与互补金属氧化物半导体(Complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺兼容等诸多优点,引起了研究人员的广泛关注。通过将硅与二维层状材料结合,能够有效地将硅基光电探测器的探测波段向波长超过1.1 mm的红外光波段拓展。本文着重介绍了近年来可探测波长超过传统硅光电探测器的基于硅/二维层状材料异质结的光电探测器在近红外和中红外光波段的研究进展并展望了其发展前景。

关键词：硅二维层状材料异质结红外光电探测器

基于CsPbBr_(3)量子点的湿度传感器的制备及其在微裂纹检测中的应用

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无机化学学报 2024年第2期40卷 383-393页

作者：黄胜单沪生赵宇龙丁统顺任逸凡顾修全中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 浙江大学硅材料国家重点实验室杭州310027

采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法... 详细信息

采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法构筑基于钙钛矿QDs的电阻式湿度传感器。湿敏特性测量结果表明:该湿度传感器在10%~100%的相对湿度(RH)的检测范围内具有良好的线性、快速响应特性;在70%RH时传感器的灵敏度为1.1,响应时间为33 s,恢复时间为38 s。此外,我们运用有限元方法模拟了管道微裂缝的泄漏行为,通过模拟不同流速、压力下的流速场和压力场分布,验证了利用湿度传感器检测泄漏点位置的可行性。

关键词：量子点有机金属配体湿度传感器管道泄漏矿井探测

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壁面边界层附近高温圆柱绕流的直接数值模拟

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1757-1762页

作者：王凯越王海鸥罗坤樊建人浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到... 详细信息

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到壁面边界层抑制,在壁上形成一个较大的回流区。当G/D=1.0时,壁面回流区减小,圆柱下表面出现了涡脱落。当G/D=3.0时,流动与无壁面约束条件下的圆柱绕流相似。当圆柱温度高于流体温度时,平均升力系数减小,而曳力的振荡幅度有所增加。

关键词：圆柱绕流边界层涡脱落曳力传热

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二维旋转谐振子势中单粒子的跳频压缩及演化

物理学报 2024年第7期73卷 171-177页

作者：王渝吴艺豪李易璞卢凯翔伊天成张云波浙江理工大学物理系浙江省光场调控重点实验室杭州310018

本文主要研究二维旋转谐振子势中单粒子的动力学行为,通过跳频的方式分析该粒子的压缩演化过程,并分析了相应的物理机制.一方面,研究跳频过程对回旋半径模式的压缩演化,通过选择适当的跳频时刻,分析跳频过程对压缩的影响.研究表明,回旋... 详细信息

本文主要研究二维旋转谐振子势中单粒子的动力学行为,通过跳频的方式分析该粒子的压缩演化过程,并分析了相应的物理机制.一方面,研究跳频过程对回旋半径模式的压缩演化,通过选择适当的跳频时刻,分析跳频过程对压缩的影响.研究表明,回旋半径坐标的压缩程度并未在跳频时刻发生改变,但可在后续的演化中出现更强的压缩现象.另一方面,主要研究跳频过程中心导向模式的压缩演化.通过参数的选择,分析了两种压缩模式,即发散模式和振荡模式的压缩及演化.有趣的是,在中心导向模式压缩中,外势存在一个由旋转角速度决定的临界势阱纵横比.压缩模式在此处发生突变,且在振荡模式中,势阱纵横比趋于该临界值时,将出现明显的压缩.

关键词：跳频压缩态谐振子势

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限域条件下氮分子的高温高压诱导聚合

物理学报 2024年第8期73卷 237-243页

作者：郭琳琳赵梓彤隋明宏王鹏刘冰冰吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012

聚合氮被认为是一种极具潜力的新型高能量密度材料,但是高温高压条件下合成的聚合氮结构往往具有较低热力学稳定性.限域策略有助于聚合氮高压结构的稳定,为氮聚合提供了新的调控途径.本文在氮化硼纳米管中限域分子氮,利用高压原位拉曼... 详细信息

聚合氮被认为是一种极具潜力的新型高能量密度材料,但是高温高压条件下合成的聚合氮结构往往具有较低热力学稳定性.限域策略有助于聚合氮高压结构的稳定,为氮聚合提供了新的调控途径.本文在氮化硼纳米管中限域分子氮,利用高压原位拉曼散射光谱表征技术研究不同含氮量限域体系的高压诱导氮聚合及聚合氮结构的卸压稳定性.研究表明,在高含氮量的体系中,限域到氮化硼纳米管内的N_(2)与非限域的N_(2)的拉曼特征振动峰表现出不同的拉曼光谱压力响应行为.在123 GPa压力下,利用激光加热诱导氮分子间聚合,生成cg-N聚合氮结构.卸压过程中,未被限域的cg-N在40 GPa左右发生爆炸性分解,分解产生的能量影响了限域cg-N的稳定性,使其同样发生分解.环境压力下限域N_(2)可能以液态形式稳定存在.在低含氮量限域体系中,高温高压下限域N2结晶生成了含有N=N双键的晶体结构,其中的N=N双键有两种长度,分别接近N_(3)阴离子及N_(4)^(+)团簇中N=N双键的键长.在卸压过程中这种结构可以稳定至25 GPa.

关键词：限域聚合氮高温高压

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轨道角动量量子光源的集成化研究

物理学报 2024年第16期73卷 1-6页

作者：陈波刘进李俊韬王雪华中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室广州510275

量子光源是量子信息处理的关键器件之一,是量子计算、量子通信、量子模拟等应用的重要基础,基于量子光源制备量子态并提升其编码容量是量子信息技术发展的重大挑战.轨道角动量(OAM)是光子一种无限维的空间自由度,其空间模式构成无限维... 详细信息

量子光源是量子信息处理的关键器件之一,是量子计算、量子通信、量子模拟等应用的重要基础,基于量子光源制备量子态并提升其编码容量是量子信息技术发展的重大挑战.轨道角动量(OAM)是光子一种无限维的空间自由度,其空间模式构成无限维完备的正交基,利用OAM制备高维量子态可大幅提升量子信息处理容量,是高维量子信息处理的关键资源.随着光量子技术的进步,多种重要光量子器件已可在集成化芯片上实现.然而,微纳尺度下制备高维OAM量子态仍是实现量子光源集成化的挑战,亟需深入研究和突破.本文综述并讨论了集成化OAM量子光源的研究进展及其研究中面临的热点和难点问题,为推进高维量子光源在量子信息处理中的研究及实用化进程提供参考.

关键词：轨道角动量量子光源集成化高维量子态

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飞秒激光调控晶体材料光学非线性的研究进展

光学学报 2024年第17期44卷 242-257页

作者：张彬陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室

非线性晶体是非线性光学领域中实现波长/频率转换的重要载体。通过周期性地调控非线性晶体的光学非线性，可以按需制备多种非线性光子晶体结构，从而实现特定波长激光高效频率转换和非线性光束整形等应用。飞秒激光直写技术具有精度高... 详细信息

非线性晶体是非线性光学领域中实现波长/频率转换的重要载体。通过周期性地调控非线性晶体的光学非线性，可以按需制备多种非线性光子晶体结构，从而实现特定波长激光高效频率转换和非线性光束整形等应用。飞秒激光直写技术具有精度高、速度快以及真三维加工等特点，在材料微纳加工领域得到了广泛的应用。用透镜或显微物镜将飞秒激光聚焦到非线性晶体内部，可以对激光焦点处的晶体非线性进行调控；通过设置并优化飞秒激光加工参数，能够实现特定三维非线性光子晶体的快速高效制备。本文从非线性晶体的光学非线性调控、飞秒激光直写技术出发，简要介绍了飞秒激光直写非线性光子晶体的最新研究进展，并对几个潜在的研究方向进行了展望。

关键词：超快光学微纳加工飞秒激光直写晶体材料非线性频率转换

一维接触排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质

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物理学报 2024年第2期73卷 76-88页

作者：尹相国于海如郝亚江张云波山西大学理论物理研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室极端光学协同创新中心太原030006 北京科技大学物理系理论物理研究所北京100083 浙江理工大学物理系浙江省光场调控重点实验室杭州310018

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无... 详细信息

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无相互作用的基态,当迅速把相互作用强度调节为有限大时,动量分布和关联函数出现周期性的振荡行为;当相互作用调节为比较弱时,振荡周期性好且振荡幅度小,系统可以用二能级模型近似;当相互作用调为非常强时,振荡周期性变差且振荡幅度大,但是依然存在主周期.此时整体偏离初态较远,但是在时间为mL^(2)/(2πh)时系统非常接近初态.

关键词：一维费米气体动量分布关联函数淬火动力学

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新型高增益氟硫改性磷酸盐光纤及L波段光纤激光

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 655-664页

作者：朱金钟姬瑶黎仲贤耿鑫张勤远华南理工大学物理与光电学院发光材料与器件国家重点实验室广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室广州510640

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发... 详细信息

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发光效率低、增益系数低等问题,严重制约着光纤激光器的性能提升.因此,探索在L波段具有优异放大能力的新型高增益介质是该领域的主要挑战之一.本文报道了一种新型Er^(3+)/Yb^(3+)共掺氟硫改性磷酸盐(FSP)激光玻璃光纤及其L波段光纤激光输出.结果表明,FSP玻璃光纤为稀土离子提供了丰富的配位环境,具有高增益与宽带宽的特性.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP玻璃光纤品质因子为5.7×10^(-23)s cm^(2),增益带宽为49.7×10^(-27)cm^(3),峰值净增益系数达5.3 dB cm^(-1)@1540 nm,在1600 nm波段的增益系数可达2.4 dB cm^(-1).基于超短长度(1 cm) FSP光纤即可实现中心波长为1617 nm的L波段激光输出.此外,FSP玻璃光纤还具有弹性模量高(>80 GPa)、抗析晶稳定性好(>200℃)和化学稳定性强(溶解速率材料提供了解决方案.

关键词：激光玻璃磷酸盐光纤氟硫改性磷酸盐光纤光纤激光器