薄膜铌酸锂光学芯片因低损耗、高非线性系数及高电光调制带宽等特性，有望成为开展集成光学量子信息研究的理想实验平台。然而，到目前为止，基于薄膜铌酸锂的单光子源普遍采用周期性极化准相位匹配技术，该技术要求精确地制备电极并对铌酸锂波导进行周期性极化，工艺复杂且对加工精度要求较高。本文提出了一种基于模式色散相位匹配的薄膜铌酸锂单光子源器件。该器件无需制作电极，具备加工简便和集成度更高的优势，同时单光子产率可达3.8×10⁷/(s·mW)，能够满足光学量子信息处理的需求。此器件有望替代传统准相位匹配单光子源，进一步推动基于薄膜铌酸锂芯片的光学量子信息研究的发展。

图1 波导结构截面图及单光子源器件结构示意图

作者们提出了一种新的基于模式色散相位匹配的薄膜铌酸锂单光子源器件，该器件具有无需制作电极、加工工艺简便、集成度高、单光子产率高等优点。该器件有望替代传统的准相位匹配铌酸锂单光子源器件。我认为该论文是薄膜铌酸锂芯片方向的一个重要进展，具有很高的创新度。

近年来，神经形态器件的研究受到了人们的广泛关注，正在成为人工智能技术发展的重要分支。与此同时，天然生物材料具有可降解性、良好的生物相容性、无毒性等多种优势，在新型便携式智能系统中有重要应用价值。本文采用蛋壳膜(ESM)作为电解质，具有极高的室温质子电导率(～6.4×10^–3 S/cm)和极高的室温双电层电容(～2.8 µF/cm²)，因此其具有极强的界面双电层静电调控能力。以此为基础，研制了氧化铟锡双电层晶体管，器件具有优异的电学特性。基于ESM独特的界面双电层调控特性，在器件上实现了一些重要仿生突触塑性行为，如兴奋性突触后电流、双脉冲易化和突触滤波。通过施加突触刺激，实现了器件的多重突触权重更新。在此基础上采用人工神经网络实现了手写数字的模式识别，最佳识别精度约高达92.59%。因此，提出的ESM栅控氧化物神经形态晶体管在低成本生物可降解神经形态系统中有一定的应用潜力。

图6 (a) 施加在ITO神经形态晶体管上的刺激信号示意图；(b)，(c) 不同增强脉冲和抑制脉冲刺激下的权重更新结果；(d) 两层MLP模拟器的示意图，由400个输入神经元、100个隐藏神经元和10个输出神经元组成；(e) MNIST识别精度

本文基于生物材料的可降解性、良好的生物相容性和无毒性等优势，提出了蛋壳膜电解质栅控氧化物薄膜晶体管，器件具有良好的电学性能参数。由于薄膜的超强界面质子调控特性，器件在神经形态电子学方面呈现了一定的应用价值。

不同结构类型的蛋白质的力学稳定性和去折叠动力学有显著的差异，其中全部由α螺旋构成的蛋白质通常在较小的拉力作用下就会发生快速去折叠，需要能够精准控制皮牛量级拉力的实验手段来进行定量研究。酰基辅酶A结合蛋白(ACBP)是一种研究全α螺旋结构蛋白折叠/去折叠动力学性质的模型蛋白，其由86个氨基酸残基形成一种由4个α螺旋组成的螺旋束结构。本文利用磁镊对ACBP进行了恒定力加载速率的拉伸实验，得到了不同力加载速率下的去折叠力的分布。不同数据分析方法都显示ACBP具有超长的去折叠距离。对比分子动力学模拟拉伸的结果，ACBP的过渡态中整个N端α螺旋和部分的C端α螺旋发生了去折叠转变。本研究显示单分子拉伸实验与分子动力学模拟相结合是揭示蛋白质构象转变的分子机制的可靠研究方法。

图3 不同加载速率下的ACBP去折叠力的分析 (a)—(c) 0.25，1，4 pN/s的拉力加载速率下，ACBP去折叠力的分布直方图，红线和黑线分别对应高斯函数和(1)式的拟合曲线；(d)高斯函数拟合得到的最可几去折叠力与拉力加载速率的依赖关系，红色虚线给出(2)式的拟合结果。

作者利用磁镊技术以及分子动力学模拟对酰基辅酶A结合蛋白去折叠过程进行了研究，得到了不同力加载速率下的去折叠力的分布，并提出了该蛋白的过渡态模型，论文结果对理解蛋白质折叠机制具有重要意义。

飞秒激光脉冲辐照在Pt/CoFe/Ta铁磁异质结上，导致铁磁层中磁化强度超快淬灭并产生瞬态自旋流。自旋流向重金属层扩散，基于逆自旋霍尔效应在重金属层中转换成瞬态电荷流，产生宽带远红外脉冲辐射。本文通过两方面实验，研究飞秒激光的光热效应对铁磁异质结产生远红外辐射的调控。首先，通过改变外加磁场的大小和方向，研究远红外辐射脉冲振幅-磁场的磁滞回线。与振动样品磁力计测量的磁滞回线相比，远红外辐射脉冲振幅-磁场的磁滞回线表现出更小的矫顽力。增大抽运光的能量密度，发现样品的矫顽力进一步下降。其次，对Pt/CoFe/Ta三层异质结进行正向磁化饱和后施加一个反向的小磁场，实验发现当入射的激光能量密度超过1.43 mJ/cm²时，远红外辐射脉冲信号发生极性的反转。上述两个实验结果不仅阐明飞秒激光脉冲的光热效应，也为基于电子自旋的远红外辐射脉冲的调控提供新方法。

图4 (a) 外加与样品磁化方向相反的小磁场时，激光脉冲诱导Pt/CoFe/Ta异质结辐射远红外脉冲相位反转实验示意图；不同抽运光能量密度下的远红外脉冲的(b)时域信号和(c)频域振幅谱，抽运激光的能量密度改变范围为0.20—2.04 mJ/cm²；(d) H = –60 Oe时，随着激光抽运能量密度的增大，远红外辐射脉冲的振幅在1.43 mJ/cm²时达到峰值，当激光脉冲能量密度继续增大，远红外辐射脉冲的相位发生反转

该工作研究了飞秒激光的光热效应对铁磁异质结产生远红外辐射的超快调控，不仅阐明了飞秒激光脉冲的光热效应，也为基于电子自旋的远红外辐射脉冲的调控提供了新方法。

参考系无关量子密钥分配(RFI-QKD)协议可以免疫参考系缓慢漂移的影响，从而提高系统的鲁棒性，具有广泛的应用。然而，在此前的RFI-QKD协议和方案中，均假设光源是可信且服从某种固定的光子数分布，该假设在实际系统中不一定满足。本文提出了一种具有被动式光源监控功能的参考系无关量子密钥分发方案，采用了三强度诱骗方法，并且考虑了有限长效应。仿真结果表明，当存在光源起伏和参考系偏转角时，本文的方案比原始RFI-QKD协议在成码率上也具有明显的优势。

图4 在固定脉冲数和光源起伏系数，不同偏转角的条件下，原始RFI-QKD和PLSM-QKD的密钥率

作者提出了一种使用本地测量装置来监控光源中光子数分布的方法，从而有效降低实际量子密钥分发(QKD)系统中光源起伏所带来的影响，保证参考系无关量子密钥分发（RFI-QKD）协议的密钥生成率保持在稳定的水平。该方法为解决实际QKD系统中存在的光源起伏问题提供了一种较好的解决方案。

作为原子核的基本性质，基态自旋一直是原子核数据与核结构基础研究领域的热点。本文采用决策树方法对核素图上的奇质量数原子核(奇A核)，包括奇质子数原子核(奇Z核)与奇中子数原子核(奇N核)，进行了深入的研究，并分别训练了奇Z核与奇N核的基态自旋预测模型。其中在以75%∶25%的比例随机划分训练集与验证集的情况下，奇Z核的训练集和验证集的正确率分别达到98.9%和79.3%；奇N核的训练集和验证集的正确率分别达到98.6%和71.6%。同时，通过1000次随机选择训练集和验证集进行重复验证，得到的正确率的标准误差均小于5%，进一步验证了决策树的可靠性和泛化性能；另一方面，决策树的正确率远高于核结构研究中常用的理论模型，如Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov (SHFB)理论、协变密度泛函理论(CDFT)、 有限程液滴模型等。接下来，以所有自旋确定的奇Z核和奇N核为学习集，对共计254和268个自旋未确定但有推荐值的奇Z核和奇N核的基态自旋值进行了预测，预测集符合率分别达到68.5%和69.0%。最后，选择Z = 59，Z = 77，N = 41以及N = 59四条奇质量数链，讨论了决策树的学习(预测)结果与相应原子核的实验(推荐)值，以及3种理论模型所给出结果的异同，进一步展示了决策树在原子核基态自旋方面的研究与应用价值。

图5 基于决策树得到的质子数Z = 59、Z = 77的同位素链，以及中子数N = 41、N = 59的同中异位素链原子核的基态自旋值，并与SHFB、CDFT、FRDM预测结果和相应实验值、推荐值结果的比较

作者利用决策树模型研究了奇A核基态自旋。与传统模型相比，决策树模型展示了一定的优势。作者对决策树模型进行了较为详细的分析，结果对预测奇A核基态自旋具有一定的参考意义。

准连续光纤激光器在工业领域有着广阔的应用前景，双端输出结构为工业低成本高功率光纤激光器提供了新思路，提出并研究了双端输出准连续光纤激光器。基于稳态速率方程，建立了双端准连续光纤激光振荡器的理论模型，对该类型激光器的输出功率、时序及非线性效应进行了仿真研究。结果表明：延长泵浦上升时间可以有效抑制弛豫振荡，在脉冲持续时间内获得稳定的输出；双端输出准连续激光器相比单端输出结构，非线性效应累积更小。实验采用纤芯/包层直径为20/400 μm的掺镱光纤，首次实现了峰值功率3 kW的双端准连续近单模激光输出，两端峰值功率分别为1218和2220 W，对应光束质量因子M²分别为1.34和1.27，光光转换效率约为60%，脉宽为100 μs，重频为1 kHz。验证了双端输出准连续光纤激光器实现高功率、高光束质量输出的可行性，为小体积、低成本、高功率和高亮度的准连续光纤激光器提供了支撑。

图7 双端输出QCW光纤激光器实验结果 (a) 输出功率与效率曲线；(b) 输出光谱；(c) A端光束质量；(d) B端光束质量

本文提出的双端输出结构准连续全光纤激光器方法，为获得低成本高功率光纤激光器提供了新思路。通过建立的双端准连续光纤激光振荡器的理论模型，开展的仿真研究揭示了该激光器的部分物理机理。实验结果支持了物理模型，并获得了峰值功率3 kW的双端准连续近单模激光输出，与国内外同类研究相比具有先进性。 

无机CsPbIBr₂钙钛矿具有较高的稳定性和适合的带隙，因此是一种较有应用前景的太阳能电池光吸收材料。高质量的CsPbIBr₂钙钛矿膜是组装高性能CsPbIBr₂钙钛矿太阳能电池的关键。本文通过在CsPbIBr₂前驱体中加入苯基硫脲(PTU)调控前驱体反应结晶过程，制备高质量的CsPbIBr₂钙钛矿膜。由于PTU与CsPbIBr₂前驱体组分间存在较强的相互作用，因此加入PTU导致在前驱体中形成PTU·Pb···Br(I)中间相。PTU·Pb···Br(I)中间相能够降低CsPbIBr₂钙钛矿成核速率，调控结晶生长过程，从而制备了晶粒尺寸大、结晶度高、缺陷少的高质量CsPbIBr₂钙钛矿膜。同时，前驱体热处理结晶过程中，PTU分解使S²–嵌入CsPbIBr₂钙钛矿晶格，显著提高了CsPbIBr₂钙钛矿的稳定性。本文所组装的碳基钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到10.09%。未密封电池在空气环境中贮存35 d，效率仍能保持初始值的82%，表明具有较高的稳定性。

图7 (a)碳基钙钛矿太阳能电池的光电流密度-电压曲线；(b) CsPbIBr₂前驱体中加入不同量PTU所组装的钙钛矿太阳能电池的光电性能曲线；(c)未密封PTU-CsPbIBr₂钙钛矿电池在空气环境中效率随时间的变化

本文采用苯基硫脲PTU来调控CsPbIBr₂钙钛矿的结晶行为，进而改善光伏器件的效率和稳定性，将光电转换效率从5.7%提高到10.09%。研究工作具有一定的创新性。

量子自旋液体是一种由于自旋阻挫直到零温都不能形成磁有序的新奇量子态，并且和高温超导密切相关，因此，能否通过压力或化学掺杂等方式在量子自旋液体材料中调控出超导态甚至高温超导是一个重要的物理问题。二维三角晶格稀土硫属化合物NaYbCh₂ (Ch = O，S，Se)在比热、核磁共振、中子散射等实验中未出现长程磁有序，被认为可能具有量子自旋液体基态。本文研究了NaYbCh₂ (Ch = Se，S，O)在压力下的电输运行为。对于NaYbSe₂，当压力加到26.9 GPa时出现超导转变，表现出零电阻行为，其超导转变温度(T_c)约为5.6 K，并且直到45 GPa都保持基本不变，得出了其超导转变温度对压力的相图；对于NaYbS₂，压力使其室温电阻从10 GPa下10¹¹ Ω量级降低到67 GPa的10 Ω量级，然而其电阻随温度行为没有出现金属性，也没有发生超导转变；而对于NaYbO₂，其从常压到60 GPa高压一直保持完全绝缘态，没有可观测的电阻。

图4 NaYbSe₂的压力-温度相图，图中红色方点代表不同压力下NaYbSe₂的T_c，蓝色圆点代表不同压力下Se的T_c

本文研究了三角晶格NaYbCh₂ (Ch = O，S，Se)的高压电阻率，发现NaYbSe₂样品在~26.9GPa开始出现超导转变，但正常态仍保持半导体行为；而NaYbS₂和NaYbO₂在60 GPa以下无金属化和无超导。这些实验结果对于全面认识这类材料电输运性质的压力效应有一定的参考价值。

石墨烯的能带工程是当前凝聚态物理的热点问题，旨在费米能级处打开能隙。另外实验报道石墨烯存在多种线缺陷，但人们尚未讨论线缺陷与石墨烯能带工程间的关系。本文采用Landauer-Büttiker公式及格林函数方法，研究了三种4-8环线缺陷随机排列方式对石墨烯纳米带电输运的影响。计算结果发现：尽管4-8环线缺陷随机分布的石墨烯纳米带在费米能级处存在电子态，但该电子态为局域态且体系在费米能级处存在透射能隙，这是由线缺陷随机排列诱导产生结构无序进而引起的Anderson局域化现象。当线缺陷无序程度较低或纳米带宽度较窄时，石墨烯纳米带的透射能隙依赖4-8环线缺陷的随机排列方式；随着线缺陷无序程度的增强或纳米带宽度的增加，三种线缺陷石墨烯纳米带的透射能隙趋于一致。总之，4-8环线缺陷随机分布的石墨烯纳米带具有透射能隙，该能隙对线缺陷的排列方式、无序程度及纳米带宽度均表现稳健性。

图2 完美ZGNR和三类无序ZGNRs的电子结构和电输运性质 (a) 态密度随E的变化曲线；(b) 平均电导⟨G⟩随E的变化曲线，其中左纵坐标对应无序ZGNRs，右纵坐标对应完美ZGNR。对于所有ZGNRs：N =10，M = 10000

对GNR进行合理设计，可以使其产生优异的特性，因此在光电子器件方面具有许多潜在的应用价值。论文设计了三种4-8环线缺陷GNR并且研究了缺陷的排列方式对纳米带电输运性质的影响。结果发现4-8环线缺陷随机分布的GNR虽然在费米能级处存在电子态，但是在费米能级附近出现了透射能隙，具有一定的创新意义。

采用三带紧束缚模型和非平衡格林函数的方法理论研究了铁磁电极单层之字形二硫化钼纳米带量子结构中的自旋电子输运性质。结果发现，由于铁磁电极的磁交换作用与散射区域电场共同影响，可获得能量依赖的100%自旋极化，得到纯的自旋流。这表明在该结构通过调控入射能可以实现自旋电子开关效应。此外，还发现当电导完全自旋极化时，磁交换场强度可以对巨磁阻效应进行有效的调控。该工作可为基于单层二硫化钼纳米带设计巨磁阻器件以及自旋过滤器提供理论参考。

图2 磁交换场强度(M)不变，中间区域施加不同强度电场(U)时，自旋电导随入射能量变化的曲线图　(a)−(d) M = 0.01 eV；(e)−(h) M = 0.1 eV，(h)中插图为上自旋电导随不同入射能、中间区域电势能变化的等高线图，(g)中插图为上自旋电子的能带图。其他参数为中间区域长度N_x = 14，纳米带宽度N_y = 8

本文中作者基于三带紧束缚跃迁模型研究了单层Z-MoS₂纳米带自旋电子学性质。详细的论述了单层Z-MoS₂纳米带的的能量依赖的自旋极化和场调控巨磁阻行为，这对单层二硫化钼纳米带器件化应用提供了重要的参考依据和理论价值。