封面文章

过渡金属硫族化合物A₁'模所有Davydov组分的室温拉曼检测

李临寒，梅瑞，刘雪璐，林妙玲，谭平恒

物理学报, 2025, 74(20):206301

doi: 10.7498/aps.74.20250960

cstr: 32037.14.aps.74.20250960

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)中层内振动模的Davydov组分与其层间耦合密切相关。尽管带边共振拉曼光谱能极大地增强TMDs拉曼峰的强度，但Davydov组分的拉曼峰极易被带边光致发光信号所压制，因此所有组分的拉曼峰在室温下难以同时被实验观测。本文通过构建少层TMDs与石墨烯薄片的范德瓦耳斯异质结，利用超低波数拉曼光谱证实了其良好的界面耦合质量并精准测定了其中TMDs和石墨烯薄片成分的层数。利用带边共振拉曼光谱技术，同时观测到了异质结中MoS₂、MoSe₂和WS₂成分A模各Davydov组分的拉曼峰。研究表明，上述现象起源于三种机制的共同作用：1)二维过渡金属硫族化合物成分的对称性降低，可以激活A模Davydov劈裂红外禁戒模；2)界面电荷转移可有效抑制荧光背景；3)异质结中光激发载流子的非辐射弛豫有效抑制了TMDs成分的能带填充效应。进一步研究发现，界面耦合对异质结中TMDs成分层内振动模的微扰导致其A模频率整体蓝移。本研究为二维材料范德瓦耳斯异质结的界面耦合与声子调控提供了研究范例，并揭示了异质结成分层数、对称性破缺及界面耦合对异质结成分声子行为的协同调控机制。

图3 MoS₂/石墨烯异质结中A模的Davydov组分   (a)—(d) 1—4LM/4LG的Davydov组分(室温); (e)—(h) 各组分峰强随激发光能量的变化(1—4LM/4LG)

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观点和展望

基于同步辐射极紫外光源的掩模缺陷表征技术

张芷赫，刘海岗，王勇，邰仁忠

物理学报, 2025, 74(20):200201

doi: 10.7498/aps.74.20250864

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基于13.5 nm工作波长的缺陷表征技术是突破极紫外（extreme ultraviolet，EUV）掩模制备质量瓶颈的关键基础。同步辐射光源能产生波长稳定可调谐、洁净无污染的EUV光束，是开展掩模缺陷表征研究的理想光源。本文综述了国际知名同步辐射EUV光源掩模缺陷表征平台的工作原理、性能指标及技术优缺点，深入剖析了结合傅里叶合成照明的离轴波带片全场成像、结合扫描技术与相干衍射成像的叠层衍射成像这两类主流表征方案，同时指出了掩模缺陷检测和分析一体化、光源微型化、成像技术优势互补的发展趋势。本文结论不仅为下一代EUV掩模缺陷表征平台设计提供了参考范例，也为国产化6英寸EUV掩模缺陷表征系统的实际研制提供了一定的工程实践价值。

图1 EUV掩模结构及典型缺陷

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专题：低温等离子体非平衡输运与调控

基于机器学习从单颗粒动力学中诊断尘埃等离子体全局性质信息

梁晨，卢少瑜，黄栋，陈鑫，冯岩

物理学报, 2025, 74(20):205202

doi: 10.7498/aps.74.20251129

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利用机器学习技术开发了一种全新的实验诊断方法，纯粹基于单颗粒的位置涨落信息，实现了对二维尘埃等离子体屏蔽参数κ和耦合参数Γ等全局性质信息的准确诊断，并通过模拟和实验数据有效验证。为了训练、验证和测试神经网络模型，针对二维尘埃等离子体系统，本文实施了不同κ和Γ 数值下数百组独立的朗之万动力学模拟，以获取大量的单颗粒动力学数据。为了验证该诊断方法的可行性，设计了三种不同的卷积神经网络模型，用于实现对该系统屏蔽参数κ的诊断。分析结果显示，这三种模型对κ诊断结果和设定值几乎一致，均方根误差分别为0.081、0.279和0.155，表现达到预期。而对实验数据，诊断出的κ数值分布呈单峰分布，且峰值位置与传统方法诊断出的κ数值高度一致。在此基础上，对该诊断方法进行了进一步的优化改进，使其能同时确定二维尘埃等离子体系统的屏蔽参数κ和耦合参数Γ，并通过模拟和实验数据确认其准确性。本文设计的卷积神经网络，其优异表现清楚地表明，通过机器学习，能够仅根据单颗粒动力学信息准确诊断尘埃等离子体系统的全局性质信息。

图1 神经网络模型CNN3' 对实验数据(a)κ_NN和(b)Γ_NN的诊断结果

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专题：低温等离子体非平衡输运与主动调控

尘埃颗粒对低气压射频等离子体中非局域动理学的影响

赵悦悦，缪阳，杨唯，杜诚然

物理学报, 2025, 74(20):205204

doi: 10.7498/aps.74.20251096

cstr: 32037.14.aps.74.20251096

低气压射频感性放电可以产生更均匀的单分散颗粒和等离子体，因此常被用于纳米器件制造中。纳米器件制造需要产生纳米到亚微米尺度的颗粒。由于其通常带负电荷，会显著影响等离子体的放电特性。本文主要研究了尘埃颗粒的尺度和密度对低气压感性耦合等离子体中电子反弹共振加热效应以及基本等离子体性质的影响。模拟结果表明，随着颗粒半径或密度的增大，在电子能量概率函数中以形成平台为特征的反弹共振加热效应逐渐受到抑制并最终消失，导致电子温度下降、电子密度上升、颗粒表面电势增大，而颗粒带电量随着颗粒密度的增大而减小，随着颗粒半径的增大呈现非单调变化。本研究指出，由于颗粒存在引发的高能电子的损失可能会为低缺陷、单分散纳米颗粒的生长创造更有利的环境。颗粒质量的提升对降低纳米器件中的陷阱密度以及增强其电学性能具有重要意义。

图1 不同尘埃半径(a)，(b)与不同尘埃密度(c)，(d)情况下EEPF及放大图

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缺陷对Sn_1–xPb_xTe/Pb异质结电子态的影响

易朝霞，杨浩，郑炜严，谢邦晋，郜泽华，陈维炯，伊合绵，刘晓雪，刘亮，管丹丹，王世勇，郑浩，刘灿华，李耀义，贾金锋

物理学报, 2025, 74(20):206801

doi: 10.7498/aps.74.20251021

cstr: 32037.14.aps.74.20251021

SnTe类拓扑晶体绝缘体发生超导转变后，在其单个磁通涡旋中能够形成受晶体对称性保护的多重Majorana零能模。这种奇特的性质能够降低多个Majorana零能模之间相互作用的难度。最近多重Majorana零能模存在的实验证据已在SnTe/Pb超导异质结单个磁通涡旋中被观测到。SnTe是一种非常p型的半导体材料，如何调控其电子性质，在分辨和操控Majorana零能模方面具有重要研究意义。本文利用分子束外延技术在Si（111）衬底生长的Pb（111）薄膜上制备了Sn_1–xPb_xTe薄膜，并且通过扫描隧道显微镜研究了薄膜边缘、畴界以及位错对其电子态的影响。扫描隧道显微镜的微分电导谱显示，在薄膜边缘、畴界，以及位错附近，Sn_1–xPb_xTe电子态相对于费米能级的位置能够发生显著改变，载流子类型能从p型转变到n型。在远离这些缺陷的区域，Pb含量对Sn_1–xPb_xTe的费米能级的影响不显著，但是过多的Pb含量会抑制磁通中零能峰的形成。该研究将为基于SnTe类材料的拓扑超导器件的设计提供新的思路。

图1 Sn_1–xPb_xTe/Pb的薄膜边缘附近的STM和STS测量   (a)在190 ℃的Pb膜上沉积SnTe得到的平整薄膜的STM图，扫描尺寸450 nm × 450 nm，样品偏压V_set = 2 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA; (b)在图(a)中红点处测的dI/dV谱，样品偏压V_set = 0.35 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA; (c)薄膜边缘附近的STM图，扫描尺寸450 nm × 450 nm，样品偏压V_set = 2 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA; (d)沿图(c)中绿色线条处的高度轮廓图，沟壑的深度约9 nm; (e) 在图(c)中黑点处测的dI/dV谱，样品偏压V_set = 0.20 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA; (f)在图(c)中蓝点处测的dI/dV谱，样品偏压V_set = 0.35 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA; (g)和(h)分别为在图(c)黑点和蓝点处的原子分辨STM图，扫描尺寸10 nm × 10 nm，样品偏压V_set = 0.8 V，隧穿电流I_set = 0.1 nA，在图(g)和(h)中Pb含量分别为23.2%和25.1%

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基于MIT袋模型的零温与强磁场下夸克物质与磁星的性质

初鹏程，王姣姣，刘玉珩，刘鹤，刘宏铭

物理学报, 2025, 74(20):202101

doi: 10.7498/aps.74.20250898

cstr: 32037.14.aps.74.20250898

基于MIT袋模型计算了零温与强磁场下奇异夸克物质与色味锁夸克物质的热力学性质。发现色味锁态下夸克物质的热力学性质受色味锁夸克物质的能隙常数、磁场强度影响很大，特别是物态方程会随着能隙常数的增加而变硬，压强随着磁场强度的增加而呈现明显的各向异性。结果表明色味锁态下基于MIT袋模型的夸克星质量半径曲线可以通过多个目前实验估测的脉冲星质量-半径区域，色味锁夸克星的最大质量会随着能隙常数的增加而增大。强磁场下色味锁磁星的质量与磁星内部磁场强度与方向的分布关系紧密，星体物质的多方指数会随着星体质量的增加而减小。

图1 奇异夸克星与色味锁夸克星在不同Δ的质量半径关系

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同轴包覆纳米管对断裂纳米管内水传输的影响

孟现文

物理学报, 2025, 74(20):203101

doi: 10.7498/aps.74.20250959

cstr: 32037.14.aps.74.20250959

在大裂隙的断裂纳米管的连接处存在断裂的水桥，这使得水分子难以通过断裂纳米管。即使在断裂纳米管内施加较强的压强差，水分子依然难以通过某些断裂纳米管。修复断裂纳米管连接处的水桥是实现断裂纳米管内水传输的关键。目前模拟证实施加匀强电场或太赫兹电场能够修复大裂隙断裂纳米管连接处的水桥。但这些方法是被动式修复断裂纳米管连接处的水桥，一旦关闭电场，裂隙位置会复现断裂的水桥。本文提出了在大裂隙纳米管外同轴包覆一条完整的纳米管的方法，实现一种主动修复断裂纳米管连接处的水桥。包覆纳米管的直径影响断裂纳米管内水分子的占据数、单位时间流量、运动速度及结构。本文为修复断裂纳米管连接处的水桥提供了一种新的角度。

图1 (a)模拟框架图，包括2片平行的石墨烯，1个断裂纳米管及其同轴包覆的完整纳米管和水层，其中水分子用红白球表示，石墨烯及断裂纳米管用青色表示，压强方向如黑色箭头所示；(b)同轴包覆完整纳米管示意图，该纳米管的直径为D；(c)断裂纳米管示意图，该断裂纳米管的裂隙长度标记为L，断裂纳米管由2个分离的纳米管及间隙组成

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