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基于磁性材料的柔性器件：材料体系、制造方法与应用进展

师念园，李燕，张淇

物理学报, 2026, 75(15):150901

doi: 10.7498/aps.75.20260180

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柔性电子技术的快速发展推动了传感与交互系统向可弯曲、可拉伸与可贴附形态演进。相较传统电学传感，基于磁性材料的柔性器件具有磁场可远程读出、信号可穿透封装与隔离介质、磁场分布可编程等优势，为复杂环境下的稳定感知与非接触交互提供新方案。然而，磁性材料在“高磁性能”与“高机械顺应性”之间存在内在矛盾：磁畴结构、磁各向异性及层间耦合在形变与循环载荷下易演化，引发漂移、滞后与可靠性衰减。本文围绕“材料-制造-应用”主线系统综述相关进展，首先总结软磁、硬磁与超顺磁材料的核心磁学特性及柔性化策略，明确其在磁场读出、内置磁源与生物相关磁效应中的功能定位；其次阐释复合磁性材料的磁-力-电耦合机制与界面工程，并归纳体相混合/共混复合、薄膜沉积与原子层沉积等制造路线；进一步梳理磁敏电子皮肤、人体健康监测、多维触觉界面与智能软体机器人等应用与系统集成框架。最后指出未来需在材料-界面-工艺协同、信号稳定性与抗噪读出、以及规模化制造与标定算法一体化方面持续突破，推动器件从原型走向可部署应用。

图1 磁性材料的分类及其应用^[18–24]

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关联氧化物电输运特性和磁学性质的设计与调控

周轩弛，姚晓辉，乔晓梅

物理学报, 2026, 75(15):150705

doi: 10.7498/aps.75.20260319

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关联氧化物中多种自由度间复杂的关联耦合作用，使其材料体系展现出有别于经典半导体的新奇量子物态和丰富的功能特性，推动了新型磁电功能电子器件的研制。构建关联氧化物体系中实空间电荷序、自旋磁序、动量空间能带结构、原子尺度晶格结构与宏观物性间跨尺度的内在关联，为精准设计关联氧化物的电输运特性和磁学性质提供了可行的物理基础与研究路径。本综述系统地总结了近期国内外研究团队在关联氧化物电输运特性和磁学性质设计与调控领域的最新研究进展，聚焦能带占据与带宽控制的物态调控方法，阐明非平衡态调控等新兴调控手段在关联氧化物新奇物性探索与创制中的关键作用，旨在拓展关联氧化物体系电输运特性和磁学性质的设计思路和调控范围，在关联氧化物体系孕育出更为丰富的磁电物态和器件应用。

图1 关联氧化物电输运特性和磁学性质的设计与调控

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感应耦合等离子体刻蚀技术的工艺调控机理与研究进展

张曼，陶建贺，何明，钱莉荣，马雷

物理学报, 2026, 75(15):150507

doi: 10.7498/aps.75.20260097

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随着半导体器件特征尺寸不断逼近原子尺度，感应耦合等离子体刻蚀技术因其在图案转移中的高精度优势而备受关注。传统依赖经验调参的工艺模式，由于对工艺参数、等离子体特性与刻蚀性能间复杂非线性耦合关系的系统认知不足，已难以满足该尺度下的极限精度需求。为此，本文将等离子体参数作为衔接工艺条件与刻蚀结果的中间桥梁，聚焦于感应耦合等离子体刻蚀中的能量沉积、粒子输运及表面反应等核心物理过程，系统梳理了等离子体源的结构与驱动特性、反应腔室与电介质窗构型以及射频偏压调控的研究进展，进而揭示了这些因素对刻蚀速率、均匀性、各向异性及选择比等关键刻蚀性能的影响机制。在此基础上，本文探讨了双频驱动、脉冲调制等先进驱动方式在拓展工艺窗口与抑制等离子体损伤方面的潜在优势，并综述了人工智能技术在跨尺度建模、诊断数据融合及工艺智能预测等前沿方向的新进展。最后，文章展望了面向未来微纳制造需求的感应耦合等离子体刻蚀技术的发展趋势。

图18 “工艺参数-等离子体特征-刻蚀性能”之间的典型调控关系

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基于Kolmogorov-Arnold Networks的Grad-Shafranov方程自由边界问题求解方法

张津瑞，栾其斌，丁思琪，刘天源，顾翔，王正汹

物理学报, 2026, 75(15):150504

doi: 10.7498/aps.75.20260331

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等离子体平衡计算是磁约束核聚变理论研究、装置设计和实时控制的核心问题之一。为克服Grad-Shafranov方程自由边界问题的迭代求解成本高、现有机器学习方法泛化能力弱的局限，本文提出了基于Kolmogorov-Arnold Networks的快速求解方法。基于Shape Editor自由边界求解模块构建拉丁超立方采样数据集，并在模型中引入方程残差约束和等离子体电流约束。模型还在损失函数中引入B样条基函数系数L1正则化项和熵正则化项，并采取剪枝策略简化网络结构。训练完成后通过符号回归将模型表达为显式数学形式，磁通预测决定系数可达到0.995342。基于保持边界点一阶偏导数不变的线性外推方法，本文将符号回归结果外推至训练样本空间外，并通过比较外推的磁通分布和限制器边界的位置关系实现了89.1%的偏滤器与限制器位型判断准确率。该求解方法单次计算时间由传统求解器的分钟级缩短至毫秒级，且存储占用空间显著降低。

图8 KAN-SR与KAN-3、SE的磁通输出对比 (a)磁面对比；(b) KAN-SR与KAN-3之间的绝对相对误差；(c) KAN-SR与SE之间的绝对相对误差

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利用双泵太赫兹发射光谱技术表征铁磁异质结构中的超快自旋动力学

卢波，李卓熠，葛振杰，李章顺，黄晨，陆显扬，徐永兵，金钻明

物理学报, 2026, 75(15):150402

doi: 10.7498/aps.75.20260433

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理解铁磁异质结构中由超快激光诱导的自旋动力学，对基础理论研究和未来自旋电子器件的发展都具有重要意义。本文将光泵浦-太赫兹发射(OPTE)光谱技术与微观三温模型(M3TM)相结合，建立了一种简单高效的超快自旋动力学表征方法。通过该方法实现了对典型 Pt/CoFeB/Ta/SiO₂铁磁异质结构中超快自旋动力学的定性与定量表征。在实验中观测到磁化动力学的多个特征阶段：首先是在小于0.2 ps时间尺度内发生的磁化快速淬灭过程，随后出现两个分别由电子-声子与自旋-声子相互作用主导的不同磁恢复阶段。此外，通过M3TM确定了随泵浦能量密度变化的电子-声子耦合系数及晶格弛豫时间，结果证明这些参数对磁化恢复动力学过程起主导作用。该实验结果进一步加深了在超快时间尺度下对自旋与电荷输运基本机制的理解，也为后续精准调控超快自旋动力学行为提供了重要依据。

图1 实验光路原理示意及实验结果 (a)外加磁场条件下双光束OPTE光谱系统示意图；(b)具有可调时间延迟Δt的双泵浦脉冲驱动FM/NM异质结构的激发示意图；(c) Pt/CoFeB/Ta/SiO₂在±H条件下的太赫兹发射信号；(d)对应的归一化超快OPTE信号，控制脉冲与信号脉冲的泵浦能量密度分别为0.23 mJ/cm²和0.6 mJ/cm²

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基于波前调控光参量放大的参量荧光抑制技术

张琰佳，梁潇，谢兴龙，郭爱林，孙美智，朱坪，张栋俊，杨庆伟，康俊，朱海东，张雪洁，高奇，毕群玉，姚修宇，崔利捷，朱健强

物理学报, 2026, 75(15):150404

doi: 10.7498/aps.75.20260242

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在基于光参量啁啾脉冲放大技术(optical parametric chirped pulse amplification，OPCPA)的超短超强激光装置中，由放大过程中引入的参量荧光是造成终端聚焦时域信噪比变差的关键原因之一，在各级放大器中尚无有效的主动控制手段，是亟需解决的关键问题。本文提出基于波前调控OPCPA提升激光聚焦对比度的技术方案：通过在参量荧光与信号光波面之间引入较大相位差，使得参量荧光在聚焦后相比信号光产生大的离焦量，实现系统终端聚焦处对参量荧光的主动控制，提升激光脉冲聚焦后时域对比度。依托神光II 5拍瓦(SG-II 5PW)超短超强激光装置的OPCPA放大器开展相关实验研究，最终实现2个数量级的参量荧光抑制。该新技术适用于所有OPCPA系统，具有较强的工程应用能力，对进一步提升国内外超短超强激光装置的综合性能有较大意义。

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双流不稳定性驱动产生的回流电子对等离子体中低能质子束平均电荷态的影响

王国东，程锐，邓志刚，史路林，周泽贤，王昭，吴晓霞，陈燕红，雷瑜，王瑜玉，杨杰

物理学报, 2026, 75(15):150503

doi: 10.7498/aps.75.20260337

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低能离子束在等离子体中的输运特性研究是磁约束聚变中性束加热技术、惯性约束聚变快点火方案和强流重离子束驱动产生高能量密度物质等研究领域的关键问题，其中电荷态是决定离子与等离子体相互作用强度的核心物理量。对于玻尔速度能区离子，电离、俘获与复合等多种电荷交换过程激烈竞争，导致离子在等离子体中的电荷态演化行为非常复杂。尤其当束流密度不断升高时，包括束-等离子体双流不稳定性等集体效应的演化可激发出数量显著的回流电子，重构入射离子与背景电子间的碰撞速度分布，并造成离子电荷态的相应变化。本文针对低能质子束与低密度氢等离子体相互作用这一经典体系，通过发展包含热电子与回流电子的混合碰撞速率分布模型，评估了双流不稳定性演化下的电荷交换过程。计算结果表明，在回流电子定向漂移条件下，束流与电子的相对碰撞速率分布向低速区域偏移，导致大量电子碰撞能量低于电离阈值，从而使电离速率受到明显抑制，而俘获过程仅因束流速度分布展宽而发生轻微增长。总电离速率与俘获速率的不对称变化最终导致平均电荷态发生系统性降低。研究结果表明，对于强流低能离子束在等离子体中的输运过程研究，必须考虑集体效应引发的非平衡态速度分布及其对应的电荷交换速率修正。

图4 在n_e = 1×10¹³ cm^－3，T_e = 10 eV的等离子体中，不同的束流密度下的入射离子-电子碰撞相对运动速率分布情况

《物理学报》2026年第15期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/15

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