(K_0.5Na_0.5)NbO₃基无铅压电陶瓷具有出色的综合铁电压电性能，已经初步满足了部分实际应用场景的需求。近期的研究发现，某些元素的掺杂对优化 (K_0.5Na_0.5)NbO₃基陶瓷的机电耦合性能起着至关重要的作用。本文将MnO₂添加到KNbO₃和(K_0.5Na_0.5)NbO₃两种压电陶瓷中，对比研究了Mn掺杂对两种陶瓷微观结构和宏观电学性能的不同影响，分析了造成这些差异的微观物理机理。实验结果表明，掺杂后的两种陶瓷中均存在Mn²⁺。Mn掺杂会使KNbO₃陶瓷的铁电畴尺寸减小、居里温度降低、拉曼光谱中的振动峰宽化、相变过程变得弥散，并呈现出束腰电滞回线和可回复的双极场致应变曲线；在(K_0.5Na_0.5)NbO₃陶瓷中掺杂Mn后，其性能变化却显著不同，陶瓷的铁电畴尺寸无明显变化、居里温度未发生变化、拉曼光谱中的振动峰未发生宽化，呈现出饱和的矩形电滞回线和不可回复的双极场致应变曲线。这可能是因为，(K_0.5Na_0.5)NbO₃陶瓷相比 KNbO₃陶瓷具有更大的离子无序度和晶格畸变，从而使得Mn掺杂所产生的影响相对减小。

图1 (a) KN，(b) KN-Mn，(e) KNN，(f) KNN-Mn陶瓷的电滞回线；(c) KN，(d) KN-Mn，(g) KNN，(h) KNN-Mn 陶瓷的双极场致应变曲线

论文对实验结果的分析合理、有据，语言准确、逻辑清晰，所得结论对铌酸盐体系无铅压电陶瓷的研究具有一定的指导意义。

青年科学评述

金属-有机框架(MOF)作为一种通过配位键将金属节点和有机配体连接而成的新型无机-有机杂化多孔有序晶体材料，因其具有比表面积大、稳定性好、结构多样以及功能可调等优点，受到人们的广泛关注。MOF薄膜的制备和功能化拓展了其应用领域。本文重点介绍了用液相外延层层浸渍法组装表面配位金属-有机框架薄膜(SURMOF)，并总结了部分SURMOF在光学、电学等方面的物理性能，以及对SURMOF的应用前景进行了展望。

图1 液相外延法层层组装制备 SURMOF 示意图

本文详细介绍了液相层层浸渍法制备SURMOF薄膜的具体方法和步骤，通过对SURMOF薄膜的电学性能，光学性能和催化性能等物理性能的详细介绍，阐述了SURMOF薄膜在未来电学，光学，传感器和器件等领域的应用潜力，深入浅出地阐述了SURMOF方法的特点和优势，也指出其不足，并对其未来应用进行了展望。本综述在MOF研究领域具有较大的学术价值，能引起读者的广泛兴趣。

从实验上研究了四结磁通量子比特与多模共面波导谐振腔构成的超强耦合电路量子电动力学系统。通过传输谱测量和数值拟合，确定量子比特与腔第一模式的耦合强度已达到0.1倍谐振腔频率，进入了超强耦合区域；通过色散读出方法得到了系统的能谱，并通过增加探测场光子，从能谱上得到了量子比特频率随探测光子的位移。这种位移不仅包含旋波项的贡献，也包含了反旋波项的显著贡献，证实我们所实现的超强耦合系统是一个良好的研究量子拉比模型的实验平台，它在量子技术的诸多方面有潜在的应用，如量子模拟、超快量子逻辑门、纠缠态制备、量子比特保护等。

图1  量子比特频率随光子数的变化，红色实线表示包含交流斯塔克和布洛赫-西格特效应的拟合曲线，蓝色虚线只包含交流斯塔克效应

超导电路是实现量子信息和量子计算的热门方案之一，在模拟腔QED系统方面也具有一些天然的优势，比如容易实现强耦合和超强耦合。最近对于量子Rabi模型的广泛研究表明，反旋转波项可以引入许多新的物理现象，如非马尔可夫效应和量子相变。本文从实验上研究了四结磁通量子比特与共面波导谐振腔超强耦合形成的电路QED系统，重点测试了腔内平均光子数对量子比特频率的影响。结果表明，当平均光子数增加时，哈密顿量中反旋转波项引起的Bloch-Siegert位移不可忽略，否则实验和理论偏差较大。实验结论印证了超强耦合的电路QED系统在模拟Rabi模型的可行性，能引起量子信息和量子相变领域的学者潜在兴趣。

AlGaN是制备深紫外光电器件和电子器件的重要材料。随着Al组分的增加，AlGaN 材料表面容易出现局域组分不均匀的相分离现象，进而影响器件的性能。为了探索相分离的微观机制，本文采用了同位的共聚焦微区荧光光谱和扫描开尔文探针显微术对不同 Al 组分的 AlGaN 表面相分离现象进行了表征。三片样品的 Al组分比分别约为 0.3，0.5和 0.7。本文采用的基于双频锁相的单次扫描开尔文探针显微术，可获得高空间分辨 (约10 nm) 的表面电势像。在微区荧光光谱中出现明显相分离现象的区域，利用此方法获得的表面电势像可以清晰地观察到犬牙交错的台阶及其表面凹坑边缘的电势变化，对应组分的不均匀性。随着台阶转入台阶流的形态，表面凹坑逐渐缩小和合并，台阶和凹坑边缘不再出现明显的电势畴界，光谱中相分离的现象消失。实验结果表明，AlGaN 表面的台阶和凹坑边缘是产生组分不均匀性，进而在光谱中产生相分离现象的主要原因；结合同位微区荧光光谱，高分辨的扫描开尔文探针显微术是一种有效的表征 AlGaN 相分离微观机制的方法。

图1 Al0.5Ga0.5N样品表面有明显相分离现象的区域　(a) 该区域的典型荧光光谱；(b)上图和下图分别为形貌和表面电势的剖面图，对应于图(e)中标记1的位置和图(f)中标记2的位置；如红线所示，下图中电势剖面图的下降沿宽度约为19 nm，说明了我们采用的双频单次扫描开尔文探针显微术的典型空间分辨率；(c)和(d)扫描尺寸为10 μm时的表面形貌像及对应表面电势像；(e)和(f)扫描尺寸为3 μm时的表面形貌像及对应表面电势像；图(e)中白色横线标记1和图(f)中标记2对应同一位置

在过去多年的研究中，AlGaN 作为制备深紫外光电器件和电子器件的重要材料，很多实验室都开展了系统的研究。由于在生长过程中，表面迁移速率问题和微观结构不稳定性等问题，样品中可以出现局域组分不均匀、甚至相分离现象，影响器件的物理性能。本文针对这类问题，采用了同位的共聚焦微区荧光光谱和扫描开尔文探针显微术，对多个组分的样品表面相分离现象进行了分析研究，取得了一系列较好的结果。也进一步证明了高分辨的扫描探针显微术是一种研究表面相分离的有效方法，为深入探讨微观相分离机制提供直观的实验结果。

结构光照明显微是一种宽场显微技术，可以实现超分辨成像和三维光切片成像。基于HSV (色相、饱和度、明度)彩色空间的结构光照明全彩色三维光切片成像技术可以复原样品表面的真彩色信息，但每一层光切片都需要采集3幅固定相移差的原始图像，这对于需要多视场拼接的大尺寸样品而言，图像采集数据量大、图像重构时间长的缺点就凸显出来。鉴于此，本文提出一种基于希尔伯特变换的结构光照明快速三维彩色显微成像方法，只需在样品的每一层采集2幅原始图像便可以重构出该层的全彩色光切片图像，因此图像采集量减少了1/3，图像重构时间节约了约28%，有效提高了彩色三维成像的效率和速度。

图1  一种中华虎甲背部的三维彩色SIM成像结果　(a) 该中华虎甲样品完整三维图像的二维最大值投影，使用4 ×，NA = 0.2物镜拍摄，共拼接84个视场，单视场轴向扫描350层；(b) 样品轴向进行三维叠加重构的示意图，每一层都是经过HSV-RMS算法处理后的光切片图；(c) 图(a)中红色箭头所指区域局部放大的三维光切片最大值投影图像，使用HSV-RMS算法进行图像处理，20 ×，NA = 0.45 物镜拍摄；(d) 图(c)的三维形貌分布；(e)样品轴向进行三维叠加重构的示意图，每一层都是经过HT-COS算法处理后的光切片图；(f)图(a)中红色箭头所指区域局部放大的三维光切片最大值投影图像，使用 HT-COS 算法进行图像处理，20 ×，NA = 0.45物镜拍摄；(g) 图(f)的三维形貌分布

本文提出了一种基于希尔伯特变换的结构光照明快速彩色三维显微成像方法，该方法图像采集量少，分析时间短，色彩形貌还原度高，可以为大尺寸样品的高分辨率三维彩色成像提供有益的参考。

《物理学报》2020年第12期全文链接：

http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2020/12