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玻色-爱因斯坦凝聚体在莫尔晶格势中的带隙孤子

涂朴，赵茜，席保龙，邵凯花，席忠红，苟金明，王永智，石玉仁

物理学报, 2026, 75(3):030601

doi: 10.7498/aps.75.20251307

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探讨了莫尔晶格扭转角对玻色-爱因斯坦凝聚体中带隙孤子的调控作用。结果表明，扭转角度明显影响莫尔晶格的周期和系统的线性能带结构，对带隙孤子的结构及稳定性有着重要影响。在半无限带隙(吸引作用主导)，势阱深度越深，孤子密度越大。而在第一带隙(排斥作用主导)，孤子密度随势阱深度呈现相反变化规律。线性稳定性分析和非线性动力学演化表明，第一带隙内找到的孤子普遍稳定。而在半无限带隙中，孤子稳定性与其类型及空间构型密切相关：单峰孤子、峰间距大的多峰孤子及峰间距近的异相孤子较为稳定，而同相多峰孤子则易失稳。研究同时发现，越靠近能带边缘，孤子的稳定性越好。该研究为调控莫尔超晶格中的非线性孤子提供了理论依据。

图5 4种莫尔周期势下的BEC在半无限带隙中的孤子   (a) tan θ = 3/4；(b) tan θ = 8/15；(c) tan θ = 5/12；(d) tan θ = 7/24

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基于里德伯原子的Loran-C信号接收

谢奕鹏，雷名威，石猛

物理学报, 2026, 75(3):030602

doi: 10.7498/aps.75.20250900

cstr: 32037.14.aps.75.20250900

Loran-C系统凭借其低频信号在抗干扰和穿透能力方面的优势，可作为全球卫星导航系统GNSS(global navigation satellite system)的有效备份，然而，传统Loran-C接收机存在灵敏度低、体积庞大等固有缺陷。本文提出一种基于里德伯原子传感器的 Loran-C信号接收机，利用参比电极将Loran-C低频电场耦合至内置平行电极板的原子气室中，并使用直流电场辅助优化，通过电磁感应透明效应结合斯塔克频移效应，实现对电场强度与相位信息的直接高灵敏度测量。研究构建了基于FPGA的硬件采集与MATLAB的信号处理平台，成功实现了天地波识别、时间差提取与定位解算和授时解码，实验验证了该里德伯原子Loran-C接收机的定位以及授时功能。研究表明，里德伯原子传感器有望显著提升Loran-C信号的低频探测灵敏度与动态范围，为发展下一代高可靠、高性能的导航授时系统开辟了量子传感技术的新途径。

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三能级系统熵不确定关系动力学的反馈调控

余敏，郭有能

物理学报, 2026, 75(3):030604

doi: 10.7498/aps.75.20251342

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量子信息科学中，不确定性原理已从基础性限制演变为一种可操纵的核心资源，为量子保密通信的安全性和量子计算的优越性提供了根本保障。本文研究量子反馈控制下两体三能级系统的量子存储支撑熵不确定关系，利用量子反馈控制调控噪声环境中的熵不确定度及其下限。分别选取激发态和最大纠缠态作为系统的初态，通过调节反馈参数发现，反馈控制可以抑制环境噪声，显著降低熵不确定度及其下限；通过数值计算找到了两种初态下降低熵不确定度及其下限的最优反馈参数；此外发现，最优反馈控制下，系统初始的最大纠缠态演化为最大经典关联态，测量粒子与存储粒子间的经典关联降低了系统稳态的熵不确定度；最后分析了熵不确定性与系统纯度之间的关系，发现熵不确定度及其下限的演化与系统纯度呈现负相关，为通过量子态纯化降低不确定性指明了方向。

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深度学习与密度泛函协同优化无铅双钙钛矿太阳能电池性能

王正君，陈长城，云雄飞，韩昭，拓娅莉，杜钰玺，张欣会，张春玲，关晓宁，谢江舟，刘刚，芦鹏飞

物理学报, 2026, 75(3):030810

doi: 10.7498/aps.75.20251302

cstr: 32037.14.aps.75.20251302

为了摆脱对化石燃料的过度依赖和发展绿色低碳的新能源。加速无铅无机卤化物钙钛矿在太阳能电池中的应用，开发具有合适带隙的新材料至关重要。然而，传统实验与密度泛函理论(DFT)计算都需要考虑耗时、成本和准确率等问题。本研究利用了深度学习与DFT计算的协同策略，通过深度神经网络(DNN)模型精准预测55种无机卤化物双钙钛矿材料的带隙宽度。基于1181种双钙钛矿材料构建的数据库，本研究系统地对比了五种机器学习模型：随机森林回归(RFR)、梯度提升回归(GBR)、支持向量回归(SVR)、极限梯度提升回归(XGBR)及深度神经网络(DNN)模型。结果表明，DNN凭借其强大的非线性映射与高维特征自动提取能力，在带隙预测中展现出卓越准确性(测试集MAE降至0.264 eV，R²提升至0.925)与泛化性能。利用这种策略，成功筛选出四种有前景的无机双钙钛矿候选材料：Cs₂GaAgCl₆，Cs₂AgIrF₆，Cs₂InAgCl₆和Cs₂AlAgBr₆。其中，Cs₂AgIrF₆和Cs₂AlAgBr₆的性能尤为突出，它们的带隙分1.36 eV和1.20 eV。其模拟效率分别达到23.71% (V_OC = 0.94 V，J_SC = 31.19 mA/cm²，FF = 80.81%)和22.37% (V_OC = 0.78 V，J_SC = 36.73 mA/cm²，FF = 77.66%)，较高的开路电压和填充因子表明其具有优异的载流子分离效率与较低的器件内部非辐射复合损失。在本次研究中利用的深度学习与DFT计算的协同策略，加速了DFT数据的解析与规律挖掘，为高性能、高稳定性的环保无铅钙钛矿太阳能电池的理性设计提供了新思路。

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原位埋底界面工程增强无机CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池光电性能

王桂强，陈凯飞，孟凡宁

物理学报, 2026, 75(3):030811

doi: 10.7498/aps.75.20251311

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埋底界面是影响钙钛矿太阳能电池光电性能的关键因素，因此埋底界面工程是有效提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有效方法。本文将极性有机分子4-巯基苯硼酸(4-MPBA)加入到CsPbI₂Br钙钛矿前驱体中，CsPbI₂Br钙钛矿结晶过程中4-MPBA分子被挤出钙钛矿晶格，并在钙钛矿下表面聚集。4-MPBA分子的硼酸官能团与TiO₂电子传输层具有较强的相互作用，因此在埋底的TiO₂电子传输层/CsPbI₂Br钙钛矿界面原位形成4-MPBA界面层。实验结果表明，原位形成的4-MPBA界面层明显改善了界面接触、减少了界面缺陷、优化了界面能级结构，从而有效增强了界面电荷迁移。所组装的无空穴传输层CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池光电转换效率达到14.83%，比无4-MPBA界面层电池效率提高了26%。另外，4-MPBA界面层修饰的CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池具有较高的稳定性，未密封状态下在空气环境中贮存40天，其效率仍能保持初始值的90%以上。

图2 (a) 4-MPBA的分子结构和计算的静电势图；(b)，(c) 清洗加入4-MPBA的CsPbI₂Br钙钛矿膜后，TiO₂层的XPS全谱扫描(b)以及B和S元素的EDS面扫描图(c)；(d) 不同吸附方式的4-MPBA分子在TiO₂层的吸附能；(e) 具有4-MPBA分子偶极界面层的埋底TiO₂/CsPbI₂Br界面示意图

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硒直接掺杂获得宽温区高性能n型Bi₂Te₃基热电材料

刘志愿，马俊杰，曾照鹏，马妮，巴倩，张娣，陶喆，夏爱林

物理学报, 2026, 75(3):030815

doi: 10.7498/aps.75.20250853

cstr: 32037.14.aps.75.20250853

Bi₂Te₃基化合物因其优异的电输运性能和较低热导率在近室温热电材料中备受关注，研究表明固溶和掺杂是优化Bi₂Te₃基材料性能的有效途径。目前，硒(Se)作为掺杂剂的n型Bi₂Te_3-xSe_x基材料已有研究报道，但Te位Se直接掺杂对其缺陷结构、微观组织及能带间隙的调控机理尚未得到系统研究。本文系统研究了Te位Se直接掺杂对三元n型Bi₂Te_3-xSe_x基化合物的缺陷结构、微结构及带隙的调控行为及其对热电输运性能的影响规律。Se掺杂Te位点形成n型施主缺陷，抑制反位缺陷并促使Bi回归本征位，同时产生Te间隙原子和空位缺陷，优化载流子浓度和迁移率，有效提高材料的电性能。此外，过饱和Te以间隙原子形式扩散析出形成第2相。Se掺杂通过点缺陷引发的质量与应变场波动增强声子散射，显著降低晶格热导率。随x增大，样品带隙增大，本征激发引起的双极效应所导致的性能恶化被显著抑制。结果，Bi₂Te_2.7Se_0.3样品在300—500 K温区获得最大平均zT值(zT_ave)为0.73。退火后因样品微结构优化，Bi₂Te_2.4Se_0.6样品功率因子提高，热导率下降，420 K时获得最大zT值为0.81，300—500 K温区zT_ave为0.76。这表明Se直接掺杂可以拓宽最佳zT值对应温区，退火工艺可进一步优化其热电性能。该研究为开发宽温区高性能近室温热电材料提供了研究思路。

图7 在300—500 K温度范围内Bi₂Te_3-xSe_x样品退火前后的(a)总热导率κ、(b)载流子热导率κ_E、(c)晶格热导率κ_L，图(b)中插图为洛伦兹数L与温度关系曲线；(d) 300—500 K温度范围内Bi₂Te_3-xSe_x合金退火前后的zT值与温度的关系曲线；(e)本研究优化的Bi₂Te_2.7Se_0.3样品(退火前)和已报道的一些Se掺杂Bi₂Te_3-xSe_x材料的zT_ave值(300—500 K)比较^[16–20]；(f) 300—500 K温区不同Se掺杂量样品退火前后的zT_ave值

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《物理学报》2026年第3期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/3