Ti₃C₂T_x作为新型二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)中的一类，具有丰富的表面官能团(—OH，—F和—O等)，并能够通过进一步的表面功能化调控表现出半导体特性。目前将Ti₃C₂T_x半导体性质应用在红外光电探测器中的研究还很少。本文研制了一种基于C₁₄H₃₁O₃P-Ti₃C₂/Au肖特基结的自驱动近红外光电探测器。通过膦酸基团与Ti₃C₂T_x表面羟基的缩合反应，制备了改性的C₁₄H₃₁O₃P-Ti₃C₂二维纳米半导体；并采用滴涂法构建了C₁₄H₃₁O₃P-Ti₃C₂/Au肖特基结光电探测器。该器件在近红外波段(808—1342 nm)显示出良好的检测性能和循环稳定性，1064 nm近红外光照射下最高响应度为0.28 A/W，比探测率为4.3×10⁷ Jones，经10次I-t循环后器件性能保持稳定。由于C₁₄H₃₁O₃P-Ti₃C₂/Au肖特基结光电探测器具备自驱动特性和简单的制备工艺，因此在弱光信号检测方面表现出良好的应用潜力，例如在天文学和生物医学领域。这为基于MXene的近红外探测器的设计和研制提供了新思路。

图3 C₁₄H₃₁O₃P-Ti₃C₂/Au肖特基结器件 (a) I-V特性曲线；(b) 在808—1342 nm波长下的开关比I_on/I_off；(c) 不同光功率密度下的光电流；(d) 光响应度和比探测率；(e) I-t曲线；(f) 响应时间和恢复时间

本工作研制了一种基于MXene基肖特基结的自驱动近红外光电探测器，该器件在近红外波段显示出良好的检测性能和循环稳定。利用功能团修饰的策略把MXene调到半导体性质，然后制备了自驱动近红外光电探测器。整个工作做得很漂亮，立意很新颖，结论很确定，可以为近红外探测器的设计和研制提供新的思路。

在经典波系统中，赝磁场作为人工合成的规范场，可以像真实磁场一样调控波的传输，从而受到人们的广泛关注。本文利用在二维光子晶体中引入单向线性梯度形变的方式，构建空间均匀分布的赝磁场。强赝磁场的存在导致光子晶体出现朗道能级量子化，与真实磁场不同，光子晶体赝磁场在两个不等价的能谷中相反，系统的时间反演对称性没有被打破。设计的光子晶体支持边界态的输运，并且能够使波束的传输路径发生弯曲。将具有相反赝磁场的光子晶体构造在一起还能够实现有趣的“蛇态”传输，为操控电磁波的传输并设计信息处理器件提供了良好的平台。

图6  (a) 具有相反赝磁场的光子晶体结构示意图；(b)，(c) 具有过渡区的光子晶体投影能带；(d) 频率为8.84 GHz时“蛇态”的电场分布

作者通过渐变的光子晶体结构实现了赝磁场，并讨论了能级量子化的现象，对光子晶体中的界面态进行了调控，展现了各种拓扑输运，谷自旋锁定输运等。文章具有一定的创新性和学术价值，是一个想法新颖且获得了数值验证的有趣工作。

锯齿振荡是托卡马克装置上常见的磁流体不稳定性之一。先进实验超导托卡马克(experimental advanced superconducting Tokamak，EAST)装置放电中观察到外加共振磁扰动 (resonant magnetic perturbation，RMP)会影响锯齿振荡行为。本文研究了环向模数n = 2的RMP对锯齿周期的影响。通过RMP线圈相位差扫描实验发现，当RMP上下线圈 (n = 2)相位差Δϕ_UL发生变化时，扰动场的谱型发生变化，锯齿周期和崩塌幅度也随之发生明显的改变。单流体电阻磁流体力学 (MARS-F)程序分析表明，在相同实验条件下，当RMP上下线圈 (n = 2)相位差为Δϕ_UL =270°时，等离子体芯部区域的响应最强，此时锯齿周期和幅度最小，锯齿行为的改变可能与RMP引起的快离子损失相关。该研究利用RMP上下线圈 (n = 2)实现对锯齿行为的有效调控，有利于未来EAST发展高比压放电条件下的大锯齿自动控制技术。

图8  EAST#116507炮放电中n = 2的扰动场在不同相位差下的谱型对比  (a) Δϕ_UL =0°；(b) Δϕ_UL =180°；(c)Δϕ_UL =270°

论文采用n = 2的RMP控制了芯部的锯齿诊断行为，发现RMP可以降低高能量离子的约束性能，导致它对锯齿稳定化作用下降，锯齿周期和幅度下降，可以对锯齿行为进行主动控制，有利于排出芯部的杂质积累，提供了一种主动控制锯齿特性的方法。文章有助于锯齿振荡机理的理解及其控制方法的探索。

利用分子在强激光中产生的高次谐波谱可以实现对分子结构及分子中电子迁移动力学过程的探测和研究。本文采用Lewenstein模型，计算了确定取向的CO分子在线偏振光与静电场组合作用下产生的高次谐波谱。结果表明，针对外加静电场相对分子朝向的两种不同指向，高次谐波谱分别展现了双平台结构和拉长的单平台结构。理论分析表明，这些谐波谱的结构特点主要来自于不同跃迁通道贡献的相干叠加。本文为极性分子在非对称场下高次谐波的形成提供了一个清晰的物理图像，对调控极性分子的高次谐波，进而产生可控阿秒脉冲具有科学意义。

图1  不同外加静电场情况下的CO高次谐波谱 (a) 不外加静电场；(c) 外加静电场的方向从O指向C，且β = 0.1；(e) 外加静电场的方向从C指向O，且β = –0.1；(b)，(d)，(f) 3种情况对应各个通道的谐波谱

本文基于Lewenstein理论，计算了取向确定的CO分子在线偏振激光场与静电场的共同作用下的高次谐波产生。结果表明，当外加静电场的方向从C指向O时，谐波谱呈现双平台结构；当外加静电场的方向从O指向C时，相对于无静电场的情况，谐波谱截止延展。这可以由C端电离和O端电离为特征的通道贡献的相干叠加及不同通道贡献的谐波来进行分析。该工作为极性分子在非对称场下的高次谐波的形成提供了一个清晰的物理图像。这篇论文撰写清楚，表达流畅。

在分子自旋电子学中，向非磁性的分子器件中注入自旋引起了广泛关注。在此提出一个新颖的策略，将磁性引入到与两个扶手椅形石墨烯纳米带电极耦合的单个苯分子器件中，即将这两个扶手椅形石墨烯纳米带电极的末端切割成锯齿形边缘的三角形石墨烯。利用第一性原理方法研究了分子结的自旋相关输运性质，结果表明，由于锯齿形边缘的三角形石墨烯向扶手椅形石墨烯纳米带电极和苯分子的自旋转移，导致锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性减弱。有趣的是，虽然锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性衰减了，但仍对分子结的自旋输运有显著的贡献。输运计算表明，在自旋平行构型下，可以获得较大的电流自旋极化率。然而，在自旋反平行构型下，电流的自旋极化率发生了反转。器件隧穿磁电阻的正负可以通过偏压来调控。这项工作提出了一个在新型分子自旋电子器件中设计和应用石墨烯纳米带的有趣方法。

图5 (a) P和AP构型下电流的SP随电压变化曲线；(b) 分子结的TMR随电压变化曲线

向非磁性的器件中注入自旋以及石墨烯材料中的电子自旋极化行为是当前有机自旋电子学的理论研究热点之一。作者采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，计算了由AGNRs电极和苯分子构成的分子结的自旋输运性质。通过剪裁与苯分子连接处的AGNRs的边缘为ZTGs，继而调控其自旋平行或反平行来实现对整个器件自旋输运性质的调制，对不同自旋构型下器件的磁性、透射谱、态密度等进行了分析。文章研究内容清晰且具有创新性，论证充分、结论合理，对石墨烯基自旋电子器件的设计有一定的启发和参考意义。

近玻尔速度能区高电荷态离子在稠密等离子体中的能量损失是强流重离子束驱动的高能量密度物理等前沿研究中的核心物理问题之一。基于中国科学院近代物理研究所的320 kV实验平台，新建立了一套近玻尔速度能区离子束与激光等离子体相互作用的实验研究装置，用于开展高精度的离子能量损失和电荷态研究。本文详细介绍该装置的特点，包括脉冲离子束(≥ 200 ns)的产生与调控、高密度(10¹⁷—10²¹ cm^–3)激光等离子体靶的制备、等离子体参数诊断与离子的高精度测量(＜ 1%)等。基于该装置已开展了百keV的质子束和4 MeV的 Xe¹⁵⁺离子束与激光Al等离子体靶相互作用的实验，并取得了相应的结果。本实验装置能够为中国在近玻尔速度能区高电荷离子与稠密激光等离子体相互作用研究提供高精度的实验数据，以促进理论工作的发展。

图2 LPPT产生与匹配的等离子体诊断系统示意图 (ICCD，光谱仪的一个单元)

本文介绍了最新研制的离子与激光等离子体相互作用实验平台，给出了主要参数，并开展了测试性实验研究，可为离子束与等离子体相互作用研究提供实验平台，是一项重要的工作。

软磁复合材料在光伏逆变器、新能源汽车及充电桩等新兴电力电子行业的应用前景广阔。目前研究者们聚焦于开发新型软磁复合材料，达到匹配以SiC和GaN为主的第3代高频宽禁带半导体的目标。本文利用氨气氮化羰基铁粉制备得到高电阻率的γ'-Fe₄N，并证实其具备优异的软磁性能，对γ'-Fe₄N进行球磨处理使其成为静磁易面γ'-Fe₄N粉体，所获得的易面粉体与聚氨酯 (PU)混合制成软磁复合材料。与未球磨静磁易面化处理的非易面γ'-Fe₄N复合材料相比，静磁易面γ'-Fe₄N软磁复合材料具有更高的磁导率，更低的功率损耗。与同类软磁复合材料相比，通过氮化工艺降低磁性铁颗粒内涡流效应，静磁易面γ'-Fe₄N软磁复合材料具有优异的高频软磁性能。静磁易面γ'-Fe₄N为软磁复合材料匹配第3代宽禁带半导体的高频应用提供了一种新思路。

图6  B = 8 mT下易面和非易面γ'-Fe₄N复合物的损耗　(a) 总损耗；(b) 磁滞损耗；(c) 涡流损耗；(d) 剩余损耗；(e) 非易面γ'-Fe₄N复合物的损耗分离结果；(f) 易面γ'-Fe₄N复合物的损耗分离结果

得益于碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体的大规模应用，当前开关电源和片上电压调节器中的高频开关损耗在总损耗中的占比显著降低，功率效率达到了很高的水平，这就使得软磁材料的磁损耗显得过于突出，因此发展高频、低损耗的软磁复合材料显得尤为重要。该论文详细研究了基于高饱和磁化强度、高电阻率γ′-Fe₄N软磁复合材料的制备、磁性能和高频功率损耗，取得了较好的研究结果。

自旋轨道转矩器件实现快速高效的磁性操作，需要提供自旋流的强自旋轨道耦合层具有高的电荷-自旋密度转换效率，以及低的电阻率。本文采用磁控溅射方法生长具有面内磁性的BiSePt合金/Co异质结构，对比BiSePt合金采用共溅射及交替溅射两种生长方式，研究了不同配比下的自旋轨道转矩效率 (SOT效率)与合金电阻率。Pt掺杂提高了合金层的金属性，但是逐渐破坏Bi₂Se₃非晶表面的拓扑序，随着Pt组分的增加，两种竞争的机制使得合金层的自旋霍尔电导率随浓度配比有非单调变化，并且在Bi₂Se₃组分为67%的配比处达到了优值。相比共溅射方式，交替溅射方式生长合金层的电导率及自旋霍尔角较小，这归因于界面散射的增强及Pt对自旋流的过滤效应。相比于传统的纯重金属Pt和Ta等，以及拓扑绝缘体Bi₂Se₃等材料，本文的BiSePt合金实现了与工业匹配的生长条件，较高的SOT效率，以及适中的电阻率，对于SOT器件的实际应用很有意义。

图4  对于Bi₂Se₃配比为48% (共溅射)的器件 (a) 面外磁场H_⊥下的R_AHE回线；(b) 在不同电流下的R_DH(I，θ)曲线，振幅随电流增加而增加

本文报道了在具有面内磁各向异性的BiSePt合金/Co结构中，通过共溅射和交替溅射两种方式改变合金层BiSePt的组分，进一步研究其对SOT的调控影响。实验表明，BiSePt合金/Co结构中自旋霍尔角随着Bi₂Se₃组分的增加而增加，同时电阻率升高。自旋霍尔电导率的最优值出现在Bi₂Se₃配比67%处，其值为Bi₂Se₃自旋电导率的6倍。这些研究可以为自旋轨道电子材料和物理研究提供颇具意义的参考，是一个值得深入研究的课题。文章整体实验结果可信、分析恰当。

针对隐式蒙特卡罗方法模拟高温热辐射输运问题时存在的“辐射强度计算误差时间空间分布严重不均匀”现象，通过理论分析和数值模拟手段，找到决定误差大小的主要因素为“网格内的辐射径迹长度记录数”。据此提出“隐式蒙特卡罗全局降方差方法”并推导相应的计算公式。该方法主要包含如下3个关键技术：1) 针对辐射输运蒙特卡罗模拟的自适应动态分配源粒子方法；2) 与自适应动态分配源粒子相匹配的动态权窗设计技术及粒子权无偏估计算法；3) 辐射强度的解析估计降方差方法。针对这3个关键技术，设计蒙特卡罗数值模拟方案，编写相应的数值模拟程序模块。典型辐射输运问题模拟结果显示：隐式蒙特卡罗全局降方差方法能够使网格辐射强度计算误差在整个时空范围内分布相对比较均匀，最大误差可控，计算效率提升10倍左右。新方法在激光惯性约束聚变的黑腔辐射输运模拟应用中取得了显著效果。

图14  误差分布比较(old vs. new 3)

该论文针对的问题是惯性约束聚变（ICF），属于国家级重大科学工程，且研究的是当前处于最前沿的点火方式——间接驱动——黑腔内的辐射流体，故选题具有重要性、前沿性。本文使用蒙特卡罗方法研究辐射输运问题时存在的误差问题。通过理论和数值方法，得到了误差的主要来源，且提出相应的控制办法，最终在辐射流体模拟中实现。作者的方法使得误差在整个时空范围内更加均匀、可控，且大大提升了计算效率，数值模拟结果也和其他算例吻合。论文结构明确，条理清晰，论证有力。

自LaAlO₃/SrTiO₃异质界面发现高迁移率的二维电子气以来，其二维超导电性、界面磁性和自旋轨道耦合等诸多物理性质已经被广泛研究。对于二维超导体，零温下超导-反常金属相变的起源仍然是一个悬而未决的问题。传统理论认为在超导-绝缘量子相变中只存在2种基态，即库珀对的超导基态和绝缘基态。然而在研究超导颗粒膜中超导电性的演化与厚度和温度的关系时发现，存在一个中间金属态破坏了超导体和绝缘体之间的直接过渡。这种中间金属态的标志性特征是，在超导转变温度之下存在饱和的剩余电阻，与之对应的基态称作反常金属态。本文主要对在LaAlO₃/SrTiO₃(001)异质界面磁场诱导的超导-反常金属量子相变进行了系统的研究。在没有外加磁场的情况下，电阻-温度(R-T)曲线和电流-电压(I-V)特性曲线表明样品在超导转变温度之下处于超导态。外加磁场会导致样品在低温下出现饱和电阻、正的巨磁阻和低电流范围内的线性I-V曲线。另外，霍尔电阻在一定的磁场之下会出现零电阻平台，而此时纵向电阻不为零，表现出明显的玻色金属态的特征。研究结果表明，磁场调节的LaAlO₃/SrTiO₃(001)异质界面可以成为一个可控研究反常金属态的理想平台。

图6  LaAlO₃/SrTiO₃(001)体系的H-T相图，背景是不同磁场下R-T曲线的二维彩图. 缩写分别表示样品处于SC，超导态；AM，反常金属态；NORMAL，正常态；TAFF，热激活磁通流区

作者研究了LAO/STO系统在外加磁场出现的低温饱和电阻、正的巨磁阻、低电流范围内的线性I-V曲线、零霍尔电阻平台等，指出其具有玻色金属态的特征。研究比较系统，实验数据详实完整。