全无机CsPbBr₃钙钛矿材料因其本征稳定性好、成本低廉从而在光伏领域展现出巨大的应用潜力，但目前CsPbBr₃太阳能电池的光电转换效率仍远低于其他体系的钙钛矿太阳能电池。本文以无空穴传输层结构的碳基CsPbBr₃全无机钙钛矿电池作为研究对象，以多步旋涂法为基础，通过在PbBr₂(DMF)溶液中添加2-苯乙胺溴盐(PEABr)来调控CsPbBr₃薄膜的结晶质量，降低薄膜缺陷态密度，钝化晶粒间界，并对其中的关键工艺参数包括CsBr的用量(旋涂次数)、旋涂PbBr₂薄膜时的衬底预热温度以及退火温度进行了优化。最终在大气环境下获得了兼具稳定和高效的无空穴传输层结构的碳基CsPbBr₃太阳能电池，器件的光电转换效率达到8.25%，并在无封装条件下保存1500 h仍可保持90%以上的效率，对于进一步拓展CsPbBr₃钙钛矿电池的优化设计思路具有重要意义。

图1  不同PEABr添加量在不同倍率下的SEM图 (a)—(c) 不添加；(d)—(f) 50 μL；(g)—(i) 100 μL；(j)—(l) 150 μL

以CsPbBr₃为代表的全无机钙钛矿具有良好的稳定性与低廉的制备成本，但目前CsPbBr₃基的太阳能电池光电转化效率较低。该论文采用优化后的多步旋涂法，首次在PbBr₂前驱体溶液中引入PEABr，成功制备了无空穴传输层结构的CsPbBr₃太阳能电池，其制备成本大大降低的同时，仍展现出了优异的转换效率与稳定性。该论文的研究思路清晰，实验方法可靠，研究结果一定程度上有助于推动钙钛矿电池的优化设计思路。

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半金属铋(Bi)的表面合金具有的Rashba效应，和其具体结构性质有重要关联。本文结合扫描隧道显微镜(STM)和密度泛函理论(DFT)，系统地研究了Bi原子在Ag(111)和Au(111)上的不同初始生长行为。在室温Ag(111)上，连续的Ag₂Bi合金薄膜会优先在Ag台阶边缘形成；在570 K Ag(111)上，随着覆盖度增加到0.33 分子层(ML)，Bi优先取代配位数低的台阶边原子并从单原子随机分布转变为长程有序的Ag₂Bi合金相；随着覆盖度增加，Ag₂Bi通过退合金过程转变成p×√3结构的Bi膜。Bi在室温和570 K的Au(111)上的生长行为一致: 在覆盖度低于0.40 ML时，Bi会优先吸附在配位为5的Au原子上，并以单原子和团簇的形式分别分散在Au(111)的密堆积区域和鱼骨纹重构的拐角处；随着覆盖度增加到0.60 ML，无序的Bi会逐渐转变成长程有序的(√37×√37)相；Bi的吸附会导致Au(111)表面应力逐步释放。Bi在Ag(111)和Au(111)上的不同生长行为表明，Bi原子与衬底之间的相互作用起着关键作用。

图3  在570 K的Ag(111)衬底上沉淀不同覆盖度的Bi原子 (a) 0.10 ML；(b) 0.25 ML；(c) 0.31 ML；(d) 0.33 ML. (b)，(c)中的插图是FFT变换；(d)中的插图是LEED图，黄色圆圈中的点是Ag(111)的第一级衍射斑点，品红色圆圈中的点是√3×√3结构的第一级衍射斑点；(c)中的黑色虚线标明了三个原子长度的线缺陷. 图中标尺和整个图的比例为1∶5

Bi在贵金属表面形成的表面合金具有很强的Rashba效应，在自旋电子学中有着较好的预期应用。作者仔细研究了Bi在Au(111)和Ag(111)表面的初始生长行为，并讨论了Bi与衬底相互作用对生长行为的调控作用。这是一篇非常完善的研究工作，对Bi在金属表面的结构和相互作用进行了非常详细的讨论，具有很好地学术价值。

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与传统条纹相机加速和偏转电子束的方法相比，太赫兹强场的加速梯度和扫描偏转梯度有明显优势，具备实现飞秒级超高时间分辨的能力。本文基于这一新技术设计了一款基于太赫兹场操控电子束的超小型高时间分辨探测器。从理论上分析了加速区的时间弥散与电子脉冲发射时刻以及初始时间弥散的关系，并讨论了空间电荷效应对时间弥散的影响；设计并优化了加速区和偏转区的太赫兹脉冲耦合增强装置，太赫兹脉冲电场在该装置中的增强系数最高可达9.39。最终通过计算和分析本探测器的时间弥散，得到了时间分辨率优于50 fs的结果。

图1  (a) 电子随时间的位移，位移为150 μm(栅极)的区域展示于嵌入图中；(b) 电子到达栅极的相对延迟

条纹相机特别是飞秒时间分辨的条纹相机技术目前并不成熟。本文作者对现有的技术进行了论述，同时将THz作为一种可能的方案，进行了模拟研究，获得了50 fs量级的高分辨率。这一研究结果对于未来飞秒条纹相机的发展有重要的指导意义。

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量子中继是长距离纠缠分发的关键组成部分，而基于原子系综存储的读出效率是量子中继能否实用化的一个重要指标。本文利用冷原子系综中的自发拉曼散射过程产生Duan-Lukin-Cirac-Zoller量子记忆，在原子系综周围搭建环形腔，增强光与原子相互作用，从而提高读出效率，然而，腔内原子的能级分裂使量子记忆的读出效率降低。本文研究了读出效率随读光相对于原子共振线失谐量的变化关系。结果显示: 当读光的失谐量为80 MHz时，本质读出效率为45%，这时腔对读出效率的增强倍数为1.68倍。

图1  读出效率的增强倍数和读出效率随着读光失谐量的变化

文章在环形腔中利用冷原子系综的自发拉曼散射过程产生DLCZ量子记忆进行量子读写效率的实验研究，在量子信息处理过程中具有较为重要的实际意义。所采用的左旋和右旋光用于实验的读写过程的研究也具有特殊意义。实验架构有一定特色，实验结果可信，为进一步的研究提供一定的参考价值。

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具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键。本文设计制备出了一种非晶态四元Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀合金条带，系统地研究了该合金的磁热性能。Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性，扩大了过冷液相区宽度。Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80 K和7.21μ_B，在10 K温度下饱和磁化强度达到173 A·m²·kg^–1，矫顽力为0.8 kA·m^–1，具有优异的软磁性能。在5 T的外加磁场下，Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀非晶态合金的磁熵变峰值和相对制冷能力分别高达10.2 J·kg^–1·K^–1和918 J·kg^–1。该合金具有典型的二级磁相变特征，可以在较宽的温度范围内实现磁制冷，且Gd原子含量低于50%，成本较低，表明该合金是一种理想的磁制冷材料。

图1  (a) Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀非晶条带在不同磁场下磁熵变的温度依赖关系；(b) ln(−ΔS^peak_m)与lnH 的关系图，插图为指数n 随温度变化n-T 曲线

论文报道了一种四元Gd基非晶合金及其优异的磁热性能，通过对Gd基非晶合金结构、热学、磁热实验分析以及磁熵效应的计算，发现该合金具有较宽的过冷液相区，较低的原料成本以及优异的磁性和磁熵变效应，是一种理想的磁相变材料，有重要的应用价值。

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利用非平衡格林函数方法研究了多孔石墨烯纳米带的热输运性质。结果表明，由于纳米孔洞的存在，多孔石墨烯纳米带的热导远低于石墨烯纳米带的热导。室温下，锯齿型多孔石墨烯纳米带的热导仅为相同尺寸锯齿型石墨烯纳米带热导的12%。这是由于多孔石墨烯纳米带中的纳米孔洞导致的声子局域化引起的。另外，多孔石墨烯纳米带的热导具有显著的各向异性特征。相同尺寸下，扶手椅型多孔石墨烯纳米带的热导是锯齿型多孔石墨烯纳米带的2倍左右。这是因为锯齿型方向上声子局域比扶手椅型方向上更加强烈，甚至部分频率的声子被完全局域导致的。

图1  AGNR-2和NPAGNR-2的热导和温度的关系(a)，以及对应的声子透射谱图(b)；ZGNR-2和NPZGNR-2的热导和温度的关系(c)，以及对应的声子透射谱图(d)

作者利用非平衡格林函数方法研究了多孔石墨烯纳米带的热输运性质。他们发现多孔石墨烯纳米带的热导远低于石墨烯纳米带的热导，锯齿型多孔石墨烯纳米带的热导仅为相同尺寸锯齿型石墨烯纳米带热导的12%。另外，多孔石墨烯纳米带的热导还具有显著的各向异性特征，扶手椅型多孔石墨烯纳米带的热导是锯齿型多孔石墨烯纳米带的2倍左右。该计算方法和计算结果可靠，分析充分合理。

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等离激元纳腔可有效调控稀土掺杂纳米晶的上转换发光特性，其不仅能增强上转换发光强度，还可实现上转换发光光谱的调节。然而，目前利用纳腔进行上转化发光光谱调节的研究主要基于系综实验。相比系综实验，单颗粒实验由于可对同一颗上转换纳米晶进行对比研究，因而能够排除系综样品非均匀性对实验的影响。本文基于原子力显微镜原位纳米操纵技术将单颗粒Yb³⁺/Tm³⁺共掺杂纳米晶与由单根金纳米棒构成的等离激元纳腔进行耦合，实验上对比了同一颗纳米晶与金纳米棒耦合前后上转换发光的光谱、发光寿命和激发功率依赖特性的变化。实验结果与理论上通过结合电磁仿真和速率方程模拟得到的结果相符。研究结果表明，等离激元纳腔调控纳米晶上转换发光光谱是激发场增强效应、Purcell效应和辐射效率变化三方面效应共同作用的结果。

图1  激发功率相关上转换荧光调控实验及与模拟结果的对比 (a) 实验测得的同一颗纳米晶与金纳米棒耦合前后的功率相关上转换荧光强度曲线，黑色、蓝色和红色阴影竖线标示出了图3(b)中对应颜色光谱的激发功率密度；(b) 模拟得到的同一颗纳米晶与金纳米棒耦合前后的功率相关上转换荧光强度曲线，实线和虚线分别代表800 nm 和 455 nm上转换发光

本论文基于原位纳米操纵实验系统将单颗粒上转换纳米晶与单根金纳米棒耦合，在实验上对比了同一颗纳米晶与金纳米棒耦合前后的上转换发光性能，并结合电磁仿真和速率方程，模拟得到了与实验相符的结果。研究结果表明，等离激元纳腔调控纳米晶上转换发光光谱是激发场增强效应、Purcell效应和辐射效率变化三方面效应共同作用的结果。本论文的研究方法和结果可信，有一定的创新性。

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研究径向压缩形变对碳纳米管电子输运性质的影响对搭建微纳碳基电子器件具有重要意义。本文利用分子动力学模拟方法研究了碳纳米管与金属界面接触构型，得出碳纳米管径向压缩形变的规律。模拟结果表明：碳纳米管在水平接触金属表面后，其稳定状态下的径向压缩形变大小会受接触长度、管径大小、金属种类和片层数量的影响。基于紧束缚密度泛函理论和非平衡格林函数结合的第一性原理，系统地研究了不同直径、手性、片层、径向压缩形变碳纳米管的电子输运性质。研究表明：金属性单壁碳纳米管的电流呈线性增长趋势，且电流-电压的大小只与偏压有关，与直径大小无关；当其存在径向压缩形变时，电流在大偏压下增长趋势减缓，甚至会出现平台效应。半导体性单壁碳纳米管的导通电流随着径向压缩形变的增加而减小，电流-电压曲线逐渐从半导体特性向金属特性转变。随着径向压缩形变的增加，双壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律与金属性单壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律一致，但在相同偏压下，双壁碳纳米管的电流比单壁碳纳米管的电流高1倍；三壁碳纳米管的电流-电压曲线存在较大的振荡波动。

图1  扶手椅型碳纳米管在ε_r为0，0.10和0.15下的电流-电压(I-V)曲线 (a) (6，6)；(b) (11，11)

论文研究了端部开口的碳纳米管与金属界面的接触构型，分析了相关的压缩形变规律，并对不同状态下的碳纳米管的电子运输性质进行了总结归纳。论文写作思路清晰，理论方法可信，内容较为系统。

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用于在宽量程范围内标定原子磁力仪的灵敏度的复现磁场通常由精密电流源和标准线圈产生，电流源噪声将直接影响原子磁力仪在宽量程范围内标定的灵敏度。本文基于抽运-检测型原子磁力仪首先提出抑制复现磁场漂移的磁补偿方法，其次开展宽量程范围内电流源的噪声和原子磁力仪的灵敏度之间依赖关系的研究。研究结果表明，抽运-检测型原子磁力仪的灵敏度主要由电流源噪声决定，因此可用特定磁场下的灵敏度估算电流源在对应输出电流条件下的电流噪声。本文研究对弱磁传感器灵敏度指标的标定、高精度电流源的研制、磁感应强度计量和电流计量的协同发展都具有参考价值。

图1  分别用两种电源产生5000 nT和6000 nT磁场时抽运-检测型原子磁力仪测量的磁场值

原子磁力仪的标定磁场由精密电流源提供，电流源噪声的测量对精密的原子磁力仪是非常关键的技术。本文基于抽运-检测型原子磁力仪提出了抑制复现磁场漂移的磁补偿方法，开展了宽量程范围内电流源的噪声和原子磁力仪的灵敏度之间依赖关系的研究，获得了一些有实际应用价值的结果。

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《物理学报》2022年第2期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2022/2