摘要：超表面是一种由亚波长单元结构组成的人工材料,可实现对电磁波的振幅、偏振、相位、传播模式等属性的灵活、有效调控,因此近年来备受关注。但大多数超表面的功能是静态的,无法实现对电磁波的动态调控。相对于静态超表面,可重构超表面可在不改变超表面结构设计的前提下,通过不同的外部激励,实现光学功能的主动切换。文章综述了基于相变材料的可重构超表面在多功能切换方面的研究进展,分别从相变材料作为超表面的单元结构、薄膜、嵌入结构间隙以及可编程这四种超表面构型,详细介绍了多功能切换超表面的设计原理及应用,最后总结并且展望了相变材料超表面未来的发展方向和应用前景。

摘要：优化样品结构参数、磁场退火热处理、串并联桥式设计、施加电流热效应以及额外偏置磁场等是调控隧穿磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)磁传感性能的常用方法.借助这些方法可以提高TMR磁传感的灵敏度、抗噪声指数、线性度和线性磁场范围等关键性能参数.其中,通过改变TMR磁传感单元的钉扎层、自由层以及势垒层材料和厚度等样品结构参数能够改变交换偏置场,进而提升TMR磁传感性能参数.本文基于微磁学仿真和实验测量发现,通过改变自由层CoFeB/Ru/NiFe/IrMn中的交换耦合作用,可以调制TMR自由层的交换偏置场大小和提升TMR磁传感单元的性能.当逐步增强IrMn钉扎效果时,TMR磁传感单元的线性磁场范围随之增大,但是磁场灵敏度降低;在±0.5倍自由层(主要是CoFeB层)磁矩变化范围内所有TMR磁传感单元的线性度最佳.

摘要：光子学结构设计是微纳光学器件和系统研究的核心。许多人工设计的光子学结构,比如超材料、光子晶体、等离激元纳米结构等,已经在高速可视通信、高灵敏度传感和高效能源收集及转换中得到了广泛的应用。然而,该领域中通用的设计方法是基于简化的物理解析模型及基于规则的数值模拟方法,属于反复试错的方法,效率低且很可能会错过最佳的设计参数。因此,快速得到设计参数和光谱响应信息之间的潜在关联性,是实现光子学器件高效设计的关键。在过去的几年里,深度学习在语言识别、机器视觉、自然语言处理等领域发展迅速。深度学习的独特优势在于其数据驱动的方法,可以让模型从海量数据中自动发现有用的信息,这为解决上述光子学结构设计问题提供了一种全新的方法。本篇综述从不同的微纳光子学结构设计的应用场景出发,介绍了不同的深度学习模型在光子学设计领域中的适用范围和选择依据,并对该领域未来的机遇与挑战进行了总结与展望。

摘要：铁电材料因具有电场可调的自发极化,在各类功能器件中有着广泛的应用.受器件小型化发展趋势的影响,二维范德瓦耳斯铁电材料及其层状母体块材成为了铁电领域的重点研究对象之一.近年来,研究人员已经制备出了数种二维范德瓦耳斯铁电材料,并通过理论计算与实验结合的方法发现这些材料及其母体块材具有许多优良的、新奇的物理性质.本文主要介绍近年来几种范德瓦耳斯铁电材料的一些研究进展,包括体相范德瓦耳斯材料CuInP_(2)S_(6)的新奇物性的理论预测与实验证实,以及两类二维范德瓦耳斯铁电材料M_(2)X_(2)Y_(6)(M=金属,X=Si,Ge,Sn,Y=S,Se,Te),QL-M_(2)O_(3)(M=Al,Y)及相关功能器件的理论设计,最后对范德瓦耳斯铁电材料蕴含的丰富物理内涵及其发展前景进行了简要探讨,希望能够为该领域的相关研究提供一些思路和参考.

摘要：基于超快超强激光的强场太赫兹辐射源通常具有较低的重复频率,此类辐射源的表征和应用对太赫兹时域波形和频谱测量技术提出了新要求。介绍了中国科学院物理研究所光物理重点实验室发展的几种针对太赫兹脉冲时域波形和频谱的单发测量系统,重点讨论了每种方案的设计原理和特点。这些单发探测方案适用于低重复频率的强场太赫兹脉冲源,有助于准确表征太赫兹辐射性质、深入理解太赫兹产生机制、拓展强场太赫兹应用范围。

摘要：直接驱动激光聚变通过整形后的纳秒脉冲激光辐照氘氚(DT)球壳靶,经球对称压缩加速后,在中心转滞获得高温等离子体热斑,实现聚变点火.在球壳靶受到压缩和加速过程中等离子体界面的流体力学不稳定性,特别是瑞利-泰勒不稳定性的增长有可能会对压缩壳层造成破坏,导致点火的失败.本文通过理论解析和数值模拟,对基于Zhang等提出的双锥对撞点火方案(2020 ***.A ***.37820200015)在2020年冬季实验条件下的流体力学不稳定性增长进行了分析.结果显示理论模型与一维数值模拟中对整体压缩和加速过程的描述基本一致,在当前的近等熵波形下金锥中的壳层靶实现了低熵压缩,同时瑞利-泰勒不稳定性增长导致的最危险时刻扰动振幅和壳层厚度比可以达到约0.25,壳层依然处于安全状态,但当初始壳层表面扰动均方根振幅大于22 nm时,则可能出现壳层的破裂.因此,未来实验中的靶设计与驱动激光脉冲波形设计中可以通过增加靶壳层厚度、提高预脉冲强度、减小靶表面的粗糙度和提高激光辐照的匀滑度等方式来抑制不稳定性增长.

摘要：二硫化钼(MoS_(2))作为一种新兴的二维半导体材料,它具有天然原子级的厚度以及优异的光电特性和机械性能,在未来超大规模集成电路中具有巨大的应用潜力.本文综述了我们课题组在过去几年中在单层MoS_(2)薄膜研究方面所取得的进展,具体包括:在MoS_(2)薄膜制备方面,通过氧辅助气相沉积方法,实现了大尺寸MoS_(2)单晶的可控生长;通过独特的多源立式生长方法,实现了4 in晶圆级大晶粒高定向的单层MoS_(2)薄膜的外延生长,样品显示出极高的光学和电学质量,是目前国际上报道的质量最好的晶圆级MoS_(2)样品;通过调节MoS_(2)薄膜的氧掺杂浓度,可以实现对其电学和光学特性的有效调控.在MoS_(2)薄膜器件与应用方面,利用制备的高质量单层MoS_(2)薄膜,实现了高性能柔性晶体管的集成,这种大面积柔性逻辑和存储器件显示出优异的电学性能;在集成多层场效应晶体管的基础上,设计,加工了垂直集成的多层全二维材料的多功能器件,充分发挥器件的组合性能,实现了“感-存-算”的一体化;制备了全二维材料浮栅存储器,实现了功耗低,可靠性好,且高度对称和线性度可调的突触权重输出的人工突触器件;通过引入结构域边界提高MoS_(2)基地面的电催化析氢反应(HER)催化活性等.我们在MoS_(2)薄膜的制备以及器件特性方面所取得的进展对于MoS_(2)的基础和应用研究均具有指导意义.

摘要：自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.

摘要：基于极紫外波段高次谐波产生(high-order harmonic generation,HHG)的光学选通技术已成为目前人们获得孤立阿秒脉冲(isolated attosecond pulse,IAP)的重要手段。由于IAP继承了驱动激光脉冲的光学属性和重复频率,因此具有良好的时空相干性和方向性。近转换极限极短脉宽IAP的产生不仅需要在极紫外区域有较宽的连续光谱支持,还需要对其所携带的本征色散进行补偿。据此,本文从理论上模拟计算了多组阿秒脉冲光谱、本征色散和金属膜材料色散的参数组合,在中心光谱98,120,170 eV附近的结果表明,选用不同厚度的锆膜、钼膜和锡膜对应中心能量的高次谐波可以实现色散补偿。最终确定120 eV中心光子能量加钼膜的组合有可能在较高的产生效率下产生近40 as的IAP。基于上述参数选择,设计了一套由非共线阿秒条纹相机和平场光谱仪组成的极紫外阿秒束线及相应的真空系统,该系统可用于高次谐波及阿秒脉冲的测量。

摘要：时间晶体的首次构造成功使人们意识到超导量子计算以其拥有的诸多优点在物理学前沿问题的研究应用上走在了其他量子计算方案的前面。作为“物理前沿介绍———超导量子计算”系列的第三篇,本文系统阐述多种超导量子比特的基本组成以及其物理特征,给出一个超导量子比特的“谱”并对新近发现的研究结论和新近提出的设计方案进行讨论,最后对超导量子比特全新设计进行展望并提出一种3D nSQUID设计设想。本文旨在帮助广大高校物理专业教师、高年级本科生、研究生以及对超导量子计算感兴趣的理工科背景读者系统了解不同的超导量子比特设计与特性,同时也有益于专业从事超导量子计算的专业科研人员开阔超导量子比特的设计思路。