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  综  述

金属卤化物钙钛矿半导体器件在高能辐射探测中的研究进展与应用

张至涵，雷雨田，靳志文

物理学报. 2026. 75(17):170803

doi: 10.7498/aps.75.20260817

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高能辐射（包括α粒子、β粒子、γ射线、中子及X射线）的高效探测能力，直接关系到核安全监控、医学影像诊断、高能物理实验、工业无损检测及空间探索等国家战略与民生关键领域的技术水平。近年来，金属卤化物钙钛矿材料因其有效原子序数大、载流子输运性能优异、能带和组分可调、光致发光量子产率高等优势，在高能辐射探测领域展现出巨大的应用潜力。本文基于金属卤化物钙钛矿材料在五类高能辐射探测中取得的最新研究进展，系统综述了钙钛矿半导体器件在上述5个方向的具体应用突破，涵盖了经典三维、二维和其他低维钙钛矿等多种材料体系，总结了当前研究面临的主要挑战，并针对性地提出了若干改进策略与未来发展方向。

图1 (a) α粒子在空气中传播时的散射与能量损失示意图；(b) FAPbBr₃单晶的α粒子直接探测系统框图；(c)内建电场或反向偏压下用于载流子的收集器件结构；(d) α粒子间接探测系统示意图；(e) β粒子与固体通过非弹性散射相互作用产生连续信号的示意图；(f)入射β粒子与原子核发生弹性散射以及与核外电子发生非弹性散射的示意图；(g)入射β粒子散射的示意图；(h) γ光子与探测器之间的相互作用：光电效应、康普顿散射和电子对效应；(i) γ射线与探测器之间四种主要相互作用的示意图；(j)间接探测与直接探测的探测机制；(k) CsPbBr₃探测器(直接型探测器)示意图；(l)间接型探测器示意图

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基于磁振子-磁振子耦合效应的带阻滤波器

王曲文，张腾飞，李子木，刘青芳，王建波，魏晋武

物理学报. 2026. 75(17):170703

doi: 10.7498/aps.75.20260703

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基于磁振子的电子学器件可以通过自旋角动量的转移来传输信息与能量，而不依赖于电荷的移动，因此能够为低功耗器件的研发提供材料和物理基础。本综述总结了近期本团队围绕垂直磁化的多层膜体系中的磁振子-磁振子耦合效应、自旋波色散关系及其器件应用开展的研究。首先针对具有垂直磁各向异性的耦合多层膜体系，基于朗道-利夫希茨方程建立了磁化动力学模型，证实对称性破缺是磁振子耦合的核心机制。其次在两种垂直磁化体系的实验中观测到T态时磁振子-磁振子耦合效应以及频率带隙，研究了自旋波的非互易性。最后在理论和实验研究的基础上进一步开发了器件应用，利用磁场方向调控磁振子耦合的开启与关闭，成功证明了可开关的磁振子带阻滤波器的可行性，实现稳定且可重复的滤波功能。本文总结了从物理机制、材料体系到器件设计的研究路径，为低功耗磁振子信息处理与微波功能器件提供了理论基础与技术方案。

图1 T型构型和对称性破缺示意图^[41] (a)非共线磁性多层膜的结构示意图；(b)在XYZ坐标系中FM1和FM2的宏自旋平衡态示意图，M₁沿Z轴，M₂沿Y轴，黄色箭头代表旋转轴的方向，Z'//(M₁+M₂)；(c)对称性破缺示意图，施加一个沿Z'轴的旋转对称性操作C_2Z'，旋转后的系统与旋转前的系统不等价，即C_2Z'M₁≠M₂

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量子热力学及其在量子能源器件中的应用

白思远，吴威，安钧鸿

物理学报. 2026. 75(17):170603

doi: 10.7498/aps.75.20260708

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量子技术的最新进展催生了量子热力学这一领域，其目标是为远离平衡态的量子系统重新定义热力学概念并重构热力学定律。在理论层面，它使19世纪的热力学现代化并拓展到量子领域。在实际应用层面，它使得设计和优化超越经典极限的能源器件成为可能。本文简要回顾如何在量子力学的框架内定义功、热、熵等热力学函数以及它们所服从的非平衡涨落定理。在此基础上，进一步介绍量子热化、量子热机与量子电池的基本概念以及最新的研究进展。

图11 (上) 远程充电量子电池方案图；(下) 量子电池充电动力学与复合系统能谱的对应关系图：紫色点线为系统能谱结果，绿色点虚线、蓝色实线、红色虚线分别对应不同束缚态个数下量子电池充电动力学的模拟结果

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生物检测用磁阻传感器的性能演进与应用

盛治郡，濮晓凤，高大强

物理学报. 2026. 75(17):170901

doi: 10.7498/aps.75.20260609

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磁阻传感器是基于磁阻效应构建的器件，其利用磁性纳米颗粒(MNPs)作为生物信号载体，为生物检测提供了一条高灵敏度、强抗干扰性且易于微型化的技术路径。本文首先系统阐释各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)及巨磁阻抗(GMI)效应的物理机制与核心器件特性，并重点剖析以MNPs为标记物的生物传感信号转换与放大过程。结合蛋白质、核酸、细胞及微生物等典型目标的检测实例，对比分析不同磁阻传感平台在灵敏度与适用场景方面的性能特征，并深入探讨自旋极化、界面散射及低频噪声等物理因素对检测极限的影响。分析表明，GMR与TMR技术在灵敏度与集成度之间取得了最佳平衡，TMR与GMI器件在实现超高灵敏检测方面展现出巨大潜力。最后，本文总结了当前磁阻传感器在长期稳定性、片上系统集成及复杂生物样本直接检测等方面面临的关键挑战，并展望了磁传感技术在面向高通量筛查、即时诊断(POCT)及可穿戴健康监测等领域的发展方向。

图1 磁阻生物传感器的原理、检测模式与典型应用概览

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Λ、Σ和Ξ超子谱学的研究

罗肆强

物理学报. 2026. 75(17):170201

doi: 10.7498/aps.75.20260727

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超子是强子物理中的一个重要部分，超子庞大的数量为研究其性质提供了很好的研究平台，对强子谱学研究的开展起着重要的作用。本文基于实验上发现的大量超子，在Capstick-Isgur模型下，通过求解三体Schrödinger方程计算了Λ，Σ，Ξ超子的谱学。将计算得到的谱学与已有的实验结果进行对比，一方面，可以分析已有超子的性质，探索其在超子家族中可能的位置；另一方面，可以预言更多尚未发现的超子，基于谱学为将来的实验提供理论建议。该工作拟为BESIII，LHCb，Belle II等实验组开展超子谱学实验提供理论支撑。我们期待在将来的实验上能发现更多的超子，以完善超子谱学。

图1 Λ的质量谱。短横线表示理论值，圆点代表实验的中心值，对于实验质量范围较大的，用短竖线表示，实验值取自PDG

《物理学报》2026年第17期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/17

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