高被引论文（被引数据来源于全网，每月更新）
2024, 73 (4): 048901.
doi:10.7498/aps.73.20231416
摘要 +
识别网络传播中最有影响力的节点是控制传播速度和范围的重要步骤, 有助于加速有益信息扩散, 抑制流行病、谣言和虚假信息的传播等. 已有研究主要基于描述点对交互的低阶复杂网络. 然而, 现实中个体间的交互不仅发生在点对之间, 也发生在3个及以上节点形成的群体中. 群体交互可利用高阶网络来刻画, 如单纯复形与超图. 本文研究单纯复形上最有影响力的传播者识别方法. 首先, 提出单纯复形上易感-感染-恢复(SIR)微观马尔可夫链方程组, 定量刻画单纯复形上的疾病传播动力学. 接下来利用微观马尔可夫链方程组计算传播动力学中节点被感染的概率. 基于网络结构与传播过程, 定义节点的传播中心性, 用于排序节点传播影响力. 在两类合成单纯复形与4个真实单纯复形上的仿真结果表明, 相比于现有高阶网络中心性和复杂网络中最优的中心性指标, 本文提出的传播中心性能更准确地识别高阶网络中最有影响力的传播者.
2024, 73 (2): 025201.
doi:10.7498/aps.73.20231056
摘要 +
激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源, 在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值. 本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程, 介绍了其基本物理过程及数学描述方程, 建立了基于多物理场耦合的二维流体模型. 利用该模型研究了激光在等离子体中的传播过程, 探讨了激光维持等离子体的初始演化过程、能量注入机制、稳态特性及不稳定性等关键问题. 通过与高气压氙气等离子体实验结果对比, 确定了仿真模型的有效性. 相关仿真结果有助于深入理解激光维持等离子体的底层物理机制, 为实现光源系统设计、多参数优化提供理论依据.
2024, 73 (2): 026102.
doi:10.7498/aps.73.20231357
摘要 +
由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性, 因此在光电子学领域具有广泛的应用前景. 本文使用真空抽滤法, 将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式, 制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜; 进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数, 并设计了一种基于单壁碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面窄带吸收器, 这种超表面吸收器是由方形与工字形狭缝谐振器构成. 实验和仿真结果表明, 提出的太赫兹超表面吸收器在0.65, 0.85, 1.16和1.31 THz处存在4个明显的共振吸收峰, 实现了最高可达90%的完美吸收. 利用多重反射干涉理论阐明了这种多频带新型太赫兹超表面的吸收机制. 通过在超表面器件表面覆盖具有不同折射率的介质层, 深入研究了超表面作为折射率传感器的传感性能. 研究结果表明, 这种新型超表面吸收器用于折射率传感具有较高的灵敏度, 为进一步开发新型碳基太赫兹超表面吸收器提供了新的思路和方案.
2024, 73 (2): 024201.
doi:10.7498/aps.73.20231365
摘要 +
满足宽带、极化和入射角度稳定、轻薄和强吸收等高性能要求的电阻膜频率选择表面(FSS)吸波体设计难度大, 且易因加工中方阻波动导致吸波性能变化. 为此, 本文首先分析了方阻波动影响电阻膜FSS吸波体性能的机理, 提出抗方阻波动的FSS吸波体设计方法. 在此基础上, 提出利用不同层FSS阻抗随频率变化互补的扩展带宽方法, 结合弯折小型化设计, 获得了超宽带、极化和角度稳定的轻薄型抗方阻波动FSS吸波体. 该FSS吸波体在TE和TM极化下, 90%吸波带宽为1.50—20.50 GHz (相对带宽173%), 厚度仅为0.093λL. TE极化波80%吸波的角度稳定性可达45°, 而TM极化波90%吸波的角度稳定性可达70°. 当每层FSS方阻在12—30 Ω/sq范围内波动时, 吸波体的90%吸波带宽仍保持在167.0%. 实验测试结果与仿真结果基本吻合, 证明了所提方法的有效性.
2024, 73 (4): 044205.
doi:10.7498/aps.73.20231616
摘要 +
2.94 μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源. 本文研制了新型LiNbO3声光调Q Er:YAG 激光器, 研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律. 根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应, 获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出, 相应的峰值功率为289.24 kW, 与平平腔相比输出能量提高了2.09倍. 据我们所知, 这是目前声光调QEr:YAG激光器中获得的最高能量, 可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.
2024, 73 (2): 027703.
doi:10.7498/aps.73.20230708
摘要 +
向环氧树脂基体中加入纳米填料是实现其多功能化的常用手段, 其中拥有一维纳米结构的氮化硼纳米管 (BNNTs), 因具有超高导热系数、宽能级带隙、高长径比、高力学强度而备受关注. 然而, 表面惰性、易团聚、与环氧树脂之间界面作用弱等缺点极大地制约了BNNTs进一步应用. 基于此, 本文提出采用表面包覆介孔二氧化硅 (mSiO2), 并接枝硅烷偶联剂功能分子的方法, 优化BNNTs表面特性. 结果表明, 通过表面结构设计及功能化, 可显著改善BNNTs的分散特性, 提升其与环氧树脂的界面作用. 以此所制备的环氧复合电介质可实现力学韧性和导热系数的同步提升, 并兼具较低的介电常数与损耗. 此外, mSiO2独特的纳米介孔结构赋予复合电介质大量的深陷阱, 有效阻碍了电子的迁移, 进而提高复合电介质的电气强度. 本文为环氧树脂的多功能化提供了新思路, 亦对揭示纳米填料表面特性-复合电介质微观结构-宏观性能之间的关联关系提供了一定实验数据支撑.
2024, 73 (1): 017501.
doi:10.7498/aps.73.20231589
摘要 +
霍尔效应是凝聚态领域中古老却又极具潜力的研究领域, 其起源可以追溯到数百年前. 1879 年, 霍尔发现将载流导体置于磁场中时, 磁场带来的洛伦兹力将使得电子在导体的一侧积累, 这一新奇的物理现象被命名为霍尔效应. 之后, 一系列新的霍尔效应被发现, 包括反常霍尔效应、量子霍尔效应、自旋霍尔效应、拓扑霍尔效应和平面霍尔效应等. 值得注意的是, 霍尔效应能够实现不同方向的粒子流之间的相互转化, 因此在信息传输过程中扮演着重要的角色. 在玻色子体系(如磁子)中, 相应的一系列磁子霍尔效应也被发现, 他们共同推动了以磁子为基础的自旋电子学的发展. 本文回顾了近年来在磁子体系中的霍尔效应, 简述其现代半经典的处理方法, 包括虚拟电磁场理论和散射理论等. 并进一步介绍了磁子霍尔效应的物理起源, 概述了不同类型磁子的霍尔效应. 最后, 对磁子霍尔效应的发展趋势进行了展望.
2024, 73 (2): 020702.
doi:10.7498/aps.73.20231224
摘要 +
CO2是主要的温室气体之一, 它的排放和累积导致温室效应加强, 进而引起全球气候变化, 因此获取大气环境中CO2的浓度变化对研究气候变化意义重大. 针对低成本、快速和在线精确测量大气环境CO2的技术需求, 本文构建了基于法布里-珀罗干涉仪的CO2大气浓度在线测量系统, 并研究了精确获取其浓度反演方法. 采用基于微机电系统(MEMS)技术的热辐射源作为法布里-珀罗干涉仪系统光源, 设计透射式光路代替常见的折射式光路. 通过静电控制两镜片的间距, 改变干涉谱, 实现10 nm步长的中心波长的干涉峰调节, 扫描获得CO2实时在线吸收光谱, 基于差分吸收光谱原理获取了CO2气体的浓度. 利用样气标定系统, 并用商用光声光谱多气体分析仪校验系统, 结果表明, 该系统检测限达1.09 ×10–6, 检测精度为±1.13×10–6, 测量误差小于1%. 在煤城淮北开展了大气环境CO2实时在线检测, 并与商用光声光谱分析仪开展比对观测实验, 二者相关系数R= 0.92. 实验结果表明, 研发的法布里-珀罗干涉仪系统能够满足大气环境CO2浓度的快速、在线高精度测量技术需求.
2024, 73 (2): 024202.
doi:10.7498/aps.73.20231254
摘要 +
剪切光束成像是一种非传统地基光学成像技术, 在对位姿快速变化的目标成像时, 为重构目标高分辨率清晰图像, 其成像系统的回波数据采样速率仍不够快. 本文提出一种五光束快速采样的图像重构方法, 通过改变成像系统编码和解码方法, 采用中心对称结构呈“十”字形排布的发射光束阵型, 利用所提的快速图像重构算法, 单次采样的回波数据所能重构的目标图像从1幅增加到8幅, 快速抑制了重构图像的散斑效应. 仿真结果表明, 与传统三光束图像重构方法相比, 获得相同质量图像所需的回波数据采样次数从20次减少至5次, 大幅减少了回波数据采样次数, 提高了回波数据采样速率.
2024, 73 (1): 017505.
doi:10.7498/aps.73.20231166
摘要 +
拓扑材料和二维材料等新型量子材料, 为自旋电子器件的研究与发展提供了新契机. 这些量子材料不但有助于提高电荷-自旋转换效率及提供高质量异质结界面, 从而改善器件表现, 更由于它们丰富的相互作用和耦合关系, 能提供新奇物理现象和新的物性调控机制, 在自旋电子器件方面具有潜在的应用价值. 拓扑材料和二维材料, 尤其是层状拓扑材料、二维磁性材料以及它们组成的异质结的相关研究, 取得了丰硕的成果, 兼顾了启发性与及时的实用性. 本文将综述这些新型量子材料的近期研究成果: 首先重点介绍拓扑材料在自旋轨道力矩器件中实现的突破; 其次着重总结二维磁性材料的特性及其在自旋电子器件中的应用; 最后将进一步讨论由拓扑材料/二维磁性材料组成的全范德瓦耳斯异质结的研究进展.
2024, 73 (1): 013101.
doi:10.7498/aps.73.20231236
摘要 +
NO2、NH3、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂, 它们扩散快毒性强, 因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要. 本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS2结构中的S空位上, 且掺杂结构与NO2、NH3、沙林和芥子气之间具有较强的相互作用, 进一步影响VS2对NO2、NH3、沙林和芥子气的气敏性. 本文通过吸附能、吸附距离、Mulliken电荷, 差分电荷密度, 能带图与态密度分析等进一步揭示了影响机理, 并依据电导率、能带等计算结果对4种气体进行区分. 因此Mo原子掺杂的VS2结构可以有效吸附有毒气体, 该研究可以为实验研究者提供充足的理论依据.
2024, 73 (1): 017103.
doi:10.7498/aps.73.20231711
摘要 +
磁学与拓扑物理是两大较为成熟的学科, 二者的结合是新一代磁电子学的需求和基础. 磁性拓扑材料是磁序与拓扑物理耦合的重要产物, 为新兴的拓扑物理提供了材料载体和调控自由度. 磁性外尔半金属实现了时间反演对称破缺下的外尔费米子拓扑物态, 通过拓扑增强的贝利曲率产生了一系列新奇的磁/电/热/光效应; 而外尔电子与磁序的相互作用也使得拓扑电子物理有望成为磁电子学应用的新原理和驱动力. 当前, 新物态与新效应的发现是磁性拓扑材料第一阶段的主要任务和特征, 而动量空间拓扑电子与实空间磁序的相互作用已经开始进入人们的视野. 这两个阶段的深入发展, 将为拓扑磁电子学积累必要的物理基础和应用尝试. 本文着眼于磁性拓扑材料发展的两个阶段, 讲述磁性拓扑材料的提出和实现、均一磁序下的拓扑电子态及新奇物性、局域磁态与拓扑电子的相互作用3个方面, 阐述当前领域内的热点内容和发展趋势, 并对拓扑磁电子学的未来发展进行了思考和展望, 以助力未来拓扑自旋量子器件的快速发展.
2024, 73 (1): 014201.
doi:10.7498/aps.73.20231212
摘要 +
基于半导体量子阱纳米结构中的四波混频效应, 提出了一种无磁光学非互易的理论方案. 利用实验可得的合适参数, 实现了具有高传输率的非互易传输和非互易相移. 此外, 将这种半导体量子阱纳米结构嵌入马赫-曾德尔干涉仪, 选择适当的参数, 可以实现隔离比为92.39 dB、插入损耗为0.25 dB的双端口光隔离器, 以及保真度为0.9993、光子存活率为0.9518、低插入损耗的四端口光环行器. 半导体介质具有更容易集成和参数可调的优势, 此方案可以为基于半导体固态介质的非互易性和非互易光子器件的实现提供理论指导.
2024, 73 (1): 017504.
doi:10.7498/aps.73.20231612
摘要 +
拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势, 有望提高数据读写精度、降低功耗, 从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件, 为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持. 但磁性斯格明子同时存在需要磁场稳定以及电流驱动下斯格明子霍尔效应引起偏转等缺点, 严重阻碍了其在实际器件中的应用, 因此探索新型拓扑磁畴结构和适宜应用的材料体系成为研究的关键. 本文将重点介绍自2013年理论预言磁畴壁斯格明子以来, 利用高分辨率洛伦兹透射电子显微镜原位实空间发现并研究磁畴壁拓扑麦纫和磁畴壁斯格明子的实验工作. 首次在范德瓦耳斯 Fe5–xGeTe2二维磁性材料中发现温度诱发的180°磁畴壁转变为拓扑麦韧链, 研究了磁畴壁麦纫态在外界电场、磁场作用下的集体运动行为, 揭示了基于自旋重取向、磁畴壁限域效应以及弱相互作用下生成磁畴壁拓扑态的机制. 在该机制指导下, 设计制备了具有自旋重取向的GdFeCo非晶亚铁磁薄膜, 不仅获得了磁畴壁麦纫, 验证了生成机制的普适性, 还成功实现了畴壁麦韧对到畴壁斯格明子的可逆拓扑转变, 开辟了基于磁畴壁等内禀限域效应开展拓扑磁性物态探索和研究的新方向.
2024, 73 (2): 027801.
doi:10.7498/aps.73.20231339
摘要 +
应用光电导谱(PC)和光致发光谱(PL)研究了由分子束外延在InP(100)衬底上生长In0.52Al0.48As获得的两种异质结外延结构, 分别是在InP衬底上生长InAlAs形成的正向异质结样品(样品A: In0.52Al0.48As/InP)和InAlAs层继续生长InP形成的上层为反向异质结的双异质结样品(样品B: InP/In0.52Al0.48As/InP). PL和PC实验采用光从表面入射激发的测量构型, 样品测量温度为77 K. 样品A的PC谱显示, 在激发光能量大于表面In0.52Al0.48As层的带隙时出现了电导陡降的反常变化, 还在916 nm波长处呈现一小的电导峰结构. PL谱对应此波长位置则出现很强的发光峰. 样品B则未观察到上述光谱特征, 该差异可从两类异质结不同的界面电子结构获得解释.
2024, 73 (2): 020203.
doi:10.7498/aps.73.20231351
摘要 +
本文提出并设计了一种用于提高彩色透明显示性能的球形双曲色散超材料(HMM)腔. 该腔由介质/银层交替包裹银核组成, 具有深度亚波长性质, 并支持和银层数目相同的同阶回音廊模式. 这些模式能够将电磁波能量高度局域在不同介质壳层内, 从而降低欧姆损耗, 减小共振线宽. 针对5层银/介质交替包裹形成的HMM腔, 详细分析了结构参数对回音廊模式的调谐作用. 发现仅改变最外层介质或银层厚度, 几乎不影响TM1,2和TM1,3模式的共振位置, 但对TM1,1模式的共振位置及3个模式的强度产生明显调谐. 通过优化HMM腔, 在红绿蓝波段实现三重窄带共振, 且在三重共振位置均具有偶极辐射特点, 能够将散射光限制在和入射光夹角为–45°—+45°范围内. 该HMM腔不仅支持红绿蓝三重窄带共振, 并具有宽的散射角, 可应用于实现高透明度、高亮度和宽视角的全彩透明显示.
2024, 73 (2): 027702.
doi:10.7498/aps.73.20230614
摘要 +
聚合物电介质材料因其高功率密度、耐击穿、安全柔韧、易加工和自愈性等特点, 被广泛应用于智能电网、新能源汽车、航空航天、国防科技等领域. 其中, 基于三明治结构设计获得具有更高储能密度和储能效率的柔性电介质材料成为近年来聚合物储能电介质领域的研究热点和常用策略. 本文从电介质的材料构成、结构设计以及制备方法等角度综述了基于三明治结构聚合物电介质薄膜在储能密度提升方面的研究进展, 阐述了三明治结构电介质材料性能调控的微观机制和协同增强机理, 并展望了其发展趋势和应用前景.
2024, 73 (1): 010501.
doi:10.7498/aps.73.20231211
摘要 +
物理忆阻器具有不对称的紧磁滞回线, 为了更加简便地模拟物理忆阻器的不对称紧磁滞曲线, 本文提出了一种含有偏置电压源的分数阶二极管桥忆阻器模型, 其具有可连续调控磁滞回线的能力. 首先, 结合分数阶微积分理论, 建立了含有偏置电压源的二极管桥忆阻器的分数阶模型, 并对其电气特性进行分析. 其次, 将其与Jerk混沌电路相融合, 建立了含有偏置电压源的非齐次分数阶忆阻混沌电路模型, 研究了偏置电压对其系统动态行为的影响. 再次, 在PSpice中搭建了分数阶的等效电路模型, 并对其进行电路仿真验证, 实验结果与数值仿真基本一致. 最后, 在LabVIEW中完成了电路实验, 验证了理论分析的正确性与可行性. 结果表明, 含有偏置电压源的分数阶忆阻器, 可以通过调控偏置电压源的电压, 连续获得不对称紧磁滞回线. 随着偏置电源电压的改变, 非齐次分数阶忆阻混沌系统由于对称性的破环, 表现出由倍周期分岔进入混沌的行为.
2024, 73 (1): 014202.
doi:10.7498/aps.73.20231030
摘要 +
采用实时傅里叶变换光谱探测技术, 研究了基于泵浦强度调制的超快掺铒光纤锁模激光器中孤子分子光谱的脉动动力学. 结果表明, 在一定的泵浦强度调制情况下, 孤子分子光谱的脉动周期可由泵浦调制频率进行调控. 同时, 孤子分子脉动幅度以及孤子间相对相位的演化与泵浦调制频率有关. 在较低的调制频率(如1 kHz)下, 光谱脉动的孤子分子内脉冲间的相对相位随传播时间呈现滑动型动力学. 随着调制频率逐渐加大(如20 kHz), 孤子分子内脉冲间的相对相位演化逐渐趋于混乱, 表明脉动孤子分子可能存在固有的共振频率, 与孤子分子的稳定性有关. 研究结果对于深入理解孤子分子的产生与稳定性提升、孤子分子的全光操作及应用具有重要的指导意义.
2024, 73 (1): 010301.
doi:10.7498/aps.73.20231795
摘要 +
20世纪初, 以原子能、半导体、激光、核磁共振、超导和全球卫星定位系统等重大技术发明为标志性成果的第一次量子革命, 促进了物质文明的巨大进步, 从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌. 自20世纪90年代以来, 量子调控技术的巨大进步, 使得以量子信息科学为代表的量子科技突飞猛进, 标志着第二次量子革命的兴起. 量子信息科技包括量子通信、量子计算、量子精密测量等方面, 为保障信息传输安全、提高运算速度、提升测量精度等提供了革命性解决方案, 可为国家安全和国民经济高质量发展提供关键支撑. 经过近30年的发展, 我国在量子信息科技领域整体上已经实现了从跟踪、并跑到部分领跑的飞跃, 在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位; 在量子计算方面牢固占据国际第一方阵; 在量子精密测量的多个方向进入国际领先或先进水平. 当前, 需要根据国家战略需求和国际竞争态势, 做好未来5—10年我国在量子信息领域的发展重点研判, 率先建立下一代安全、高效、自主、可控的信息技术体系.
- 1
- 2
- 3
