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亮点文章 | 《物理学报》2026年第13期（二）

已有 721 次阅读 2026-9-8 20:39 |系统分类:论文交流

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大气中子辐照谱仪束流参数对SiC功率器件单粒子烧毁效应的影响

莫莉华，胡志良，于全芝，周斌，李梦朝，赵齐，沈飞，梁天骄

物理学报, 2026, 75(13): 130101

doi: 10.7498/aps.75.20260044

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本文基于SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管功率器件，研究中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)大气中子辐照谱仪(atmospheric neutron irradiation spectrometer，ANIS)束流参数对功率器件单粒子烧毁试验的影响。研究结果验证了不同注量率下效应的一致性，以及不同能谱下效应的差异性，并基于Geant4工具以及TCAD仿真分析了引起差异的原因。本文研究不仅验证了ANIS的性能，还积累了谱仪注量率和能谱相关的试验数据与技术，为更多基于ANIS的用户开展相关试验提供了经验参考。

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双微球远程耦合实现激子及其复合体分离

张峻源，张馨雨，张璟如，丰夏莲，谷付星，于佳鑫

物理学报, 2026, 75(13): 130408

doi: 10.7498/aps.75.20260334

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二维过渡金属硫族化合物单层材料中的激子及其复合体是研究低维多体物理的重要载体，但其光致发光谱成分复杂且受缺陷态背景干扰，难以分离鉴别。本文提出一种“边缘激发-远程收集”的双介电微球远程耦合结构，实现激子光谱筛选和鉴别。一方面，微球与金属界面模对激子辐射有耦合选择性，边缘激发可将激子辐射中的近场分量定向转化为远程传播信号；另一方面，由于不同激子态在样品内具有不同的有效传播尺度，远程收集提高了能够远程传播的激子能量贡献。这种双重筛选机制有效抑制了宽谱背景，并提高了特征谱线的可辨识度。基于此，我们在多组微球共振条件与多器件上重复测量，观察到两个特征峰的能量锁定现象，并以明激子为内标获得二者稳定的能量差统计((67.1±5.5) meV与(87.6±5.8) meV)；结合路径互换、局部破损扰动与功率幂律分析，建立无需外场的判据链，区分两组成分在远程读出链路中的参与差异并给出了初步激子成分判断。该方法为非理想样品条件下暗态相关发光的可重复读出与候选归属提供了实用谱学工具。

图2 (a)不同微球组合器件的远程读出PL光谱(为清晰展示能量稳定性，沿能量轴根据明激子位置进行了平移对齐)，图中黑色虚线代表收集端球的本征模式位置，尽管微球的共振位置变化，但成分A与B的特征能量位置保持稳定；(b)成分A与B的能量随收集端微球本征模式的变化，表现出无关WGM的能量锁定行为；(c)以明激子能量(E_b)位置为基准的能量差统计分布，成分A与B的平均能量差分别为(67.1±5.5) meV与(87.6±5.8) meV

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基于VO₂/PS复合相变材料的可调控Casimir平衡点

周帅，苏明，彭顺，吕丁丁，戴士为，葛力新

物理学报, 2026, 75(13): 130410

doi: 10.7498/aps.75.20260093

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本文系统研究了溶液中悬浮金纳米薄片与复合相变材料之间的Casimir相互作用力。复合相变材料以聚苯乙烯(PS)为基体，填充二氧化钒(VO₂)球形颗粒(VO₂/PS复合相变材料)构建而成。由于VO₂在金属态与绝缘态之间的相变会显著改变其介电常数，VO₂/PS复合相变材料的电磁响应也受到物态相变的调控。基于Lifshitz理论与有效介质理论，本文研究了复合相变材料的厚度、系统温度、VO₂颗粒的填充分数等参数对Casimir压强的影响。研究发现在特定填充分数范围内，温度的改变可实现Casimir力从长程吸引性到形成稳定Casimir平衡点之间的转变。本研究为调控Casimir平衡点提供了一种新途径，并在微纳米尺度Casimir力的精细调控具有潜在应用价值。

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多波长飞秒激光加工硅通孔的击穿研究

刘峻铭，邱龙翔，刘励强，李志远

物理学报, 2026, 75(13): 130404

doi: 10.7498/aps.75.20260160

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硅通孔(TSV)作为三维集成电路的关键互连技术，其高效制备对半导体产业发展具有重要意义。飞秒激光凭借“冷加工”特性在TSV制备中展现出独特优势，然而激光的中心波长对加工效率和质量的影响规律尚未被系统地揭示。本研究采用背向光学探测技术，系统地研究了800 nm，400 nm和266 nm飞秒激光诱导300 μm厚的单晶硅片击穿的物理过程及其波长依赖性规律。实验表明击穿时间t与能流密度F呈现出接近幂律的关系t ∝ F^-nλ，幂指数随中心波长单调递减。孔洞形貌分析表明，短波长激光形成的孔洞尺寸更小，材料移除效率更高，热影响区基本保持恒定。中低能流密度(<0.8 J/cm²)条件下短波长激光的深宽比显著高于长波长激光。但在高能流密度(>1.0 J/cm²)下受限于穿透深度，击穿效率低于长波长激光。长波长激光在更高能量范围内仍能维持较高的击穿效率和较好的孔洞锥度。研究结果表明，短波长激光适用于高密度小尺寸TSV的高精度制备，长波长激光更适合大尺寸TSV的高通量加工。研究结果为飞秒激光TSV制备的波长选择和参数优化提供了定量的实验依据。

图5 击穿孔洞的CT三维重构深度剖面 (a)—(h) 800 nm激光作用下0.39，0.52，0.66，0.79，0.92，1.05，1.18，1.32 J·cm^–2的纵向深度分布；(i)—(o) 400 nm激光作用下0.34，0.45，0.57，0.85，1.13，1.41，1.70 J·cm^–2的纵向深度分布；(p)—(s) 266 nm激光作用下0.31，0.42，0.53，0.63 J·cm^–2的纵向深度分布

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双轴应变对Co掺杂单层MoS₂磁学和光学性质影响的理论研究

林雪玲，吴开鑫，潘凤春

物理学报, 2026, 75(13): 130703

doi: 10.7498/aps.75.20260090

cstr: 32037.14.aps.75.20260090

单层MoS₂基磁性半导体的实现及其自旋态的调控规律对二维自旋电子器件的开发和利用具有重要的科学价值。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了双轴应变对Co掺杂单层MoS₂的电子结构、磁学和光学性质的影响。研究表明：不同双轴应变下，Co掺杂的MoS₂(Co_Mo)体系具有不同的电子结构，在–9% — –6%应变范围内，Co_Mo体系产生大小为1.00μB的局域磁矩，在–5% — 9%应变范围内，Co_Mo体系产生大小为3.00μ_B的磁矩；磁矩之间的耦合类型随应变呈振荡趋势，3%应变下Co_Mo体系铁磁(ferromagnetic，FM)耦合的强度最大，磁耦合机制由d-p-d超交换作用主导；此外，Co的掺杂提升了Co_Mo体系中价电子的跃迁概率和光生电子空穴对的分离效率，使得掺杂体系的光催化性能得到了很大的改善，同时提升了Co_Mo体系对可见光区和红外光区光子的吸收幅度，光学吸收谱的吸收边发生了红移，而拉伸应变则进一步提升了Co_Mo体系在可见光区和红外光区的光学性能。

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硅基连续谱束缚态超表面中强耦合诱导的高Q本征圆二色

朱乐意，桑田，杨冠华，王晨阳

物理学报, 2026, 75(13): 130405

doi: 10.7498/aps.75.20260185

cstr: 32037.14.aps.75.20260185

连续谱束缚态(bound state in the continuum，BIC)可以显著地增强自旋选择的光与物质相互作用。然而，当前BIC超表面普遍依赖单个或多个手性BIC模式增强圆二色(circular dichroism，CD)，因而限制了其在功能化集成器件中的应用。本文提出了一种利用BIC超表面中强耦合效应，实现兼具高品质因子(quality factor, Q因子)和高效率本征CD的方法。该超表面采用硅基十字形纳米孔阵列设计，可在通信波段同时支持类TM的BIC与类TE的导模共振(guided-mode resonance，GMR)模式。通过欠刻蚀打破结构的面外对称性并协同面内不对称参数调控，可诱导准BIC (quasi-BIC，QBIC)与GMR模式产生强耦合，进而实现近完美的高Q本征CD。强耦合区域附近，QBIC#1模式和GMR模式共振波长反交叉，本征频率虚部交叉，对应拉比分裂能量的谷值为3.16 meV，本征手性的Q因子和CD最大值分别为1083和0.995。远场偏振奇点演化表明，强耦合条件下Γ点对应左旋圆偏振奇点。此外，强耦合诱导的CD具有良好鲁棒性，即使结构参数发生显著变化，仍能保持其高Q高效率CD响应。该方法为集成化手性光子器件提供了一种新的设计思路，并有望应用于手性传感、手性激光及非线性手性光学等领域。

图1 (a)硅基超表面结构示意图；(b)非手性和(c)手性超表面元胞的俯视图(x-y面)和侧视图(x-z面)

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激光干涉引力波探测器的表征

秦戈宇，何吉波

物理学报, 2026, 75(13): 131101

doi: 10.7498/aps.75.20251708

cstr: 32037.14.aps.75.20251708

引力波探测器的发展为天文学研究开辟了全新的观测手段，而探测器表征与噪声抑制是引力波天文学得以实现的关键基础。探测器表征指通过系统分析探测器自身状态及其所处环境的相关数据，深入理解各类噪声的物理机制与来源。地面引力波探测器(LIGO，Virgo与KAGRA)在长期运行中建立了系统化的探测器表征方法体系，包括物理环境监测、辅助通道分析、噪声注入与数据质量分析等技术流程，为引力波事件的可靠探测提供了关键保障，也为未来空间引力波探测器的设计与运行奠定了基础。本文综述了地面与空间引力波探测器表征方法与噪声抑制技术的共性与演进关系，首先介绍地面引力波探测器中物理环境监测系统的构成及其在噪声识别、数据质量否决与事件验证中的应用，包括常用的数据监测算法及其在毛刺(glitch)研究中的作用。随后介绍目前的空间激光干涉引力波探测器计划，并重点介绍作为技术验证任务的LISA探路者(LISA Pathfinder)任务的设计与关键子系统，包括光学测量系统、惯性传感器与无拖曳控制系统，并总结了其在轨噪声模型及低频噪声源的识别结果。本文重点讨论了地面引力波探测器表征经验技术向LISA 探路者任务的扩展应用，重点关注低频噪声与毛刺的识别与建模方法。最后结合地面引力波探测器的表征经验与空间引力波探测器验证卫星的实验结果，给出了关于未来空间引力波探测器表征工作的若干建议。