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[转载]CPB2025年封面文章集锦-1

已有 172 次阅读 2026-1-4 11:10 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

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Gate-tunable high-responsivity photodiode based on 2D ambipolar semiconductor

Wentao Yu(于文韬), Long Zhao(赵龙), Yanfei Gao(高延飞), Shiping Gao(高石平), Yuekun Yang(杨悦昆), Chen Pan(潘晨), Shi-Jun Liang(梁世军), and Bin Cheng(程斌)

Chin. Phys. B, 2025, 34 (1): 018502

近年来，基于二维材料的光电探测器的迅速发展极大地推动了智能视觉领域的进步。特别是双极性的二维半导体材料可以通过栅极电压调节其掺杂极性，这为利用多栅极结构在材料的不同区域实现静电掺杂状态的差异化控制，从而形成同质结提供了可能。这种动态可调的同质结使器件能够表现出可切换的正负光伏特性，对于实现智能视觉应用至关重要。然而，由于同质结区域的光吸收较弱，过去在电可调谐同质结上展示的光伏响应率仍然较低，这种差异限制了高灵敏度目标检测的能力，阻碍了其在智能视觉领域的实际应用。

为了解决这个问题，我们提出了一种基于二维双极性二硒化钨的栅极可调谐高响应光电二极管。在该设计中，栅极仅与靠近源极的沟道材料重叠，这种配置允许栅极动态地调整其掺杂状态，同时保持漏极附近沟道材料在固有状态下的掺杂状态。通过施加不同的栅极电压，器件可以在n^--p和n^--n同质结之间切换，从而实现可调谐的正负光伏响应特性。借助栅电极台阶增强的光吸收特性，该器件在零偏置电压下表现出约0.4 A/W的高光伏响应度，高于此前同类器件的报道值。通过将器件的工作状态更改为光电二极管反向偏置模式，其响应率可以提高到约1.0 A/W，为高灵敏度目标检测提供了巨大的潜力。我们的工作探索了一种实现动态可调光伏特性和高光伏响应性的新方法，有望推动高性能智能视觉应用的发展。

Elastic properties of Cu-6wt% Ag alloy wires for pulsed magnets investigated by ultrasonic techniques

Ziyu Li(李滋雨), Tianyi Gu(顾天逸), Wenqi Wei(魏文琦), Yang Yuan(袁洋), Zhuo Wang(王卓), Kangjian Luo(罗康健), Yupeng Pan(潘宇鹏), Jianfeng Xie(谢剑峰), Shaozhe Zhang(张绍哲), Tao Peng(彭涛), Lin Liu(柳林), Qi Chen(谌祺), Xiaotao Han(韩小涛), Yongkang Luo(罗永康), and Liang Li(李亮)

Chin. Phys. B, 2025, 34 (2): 020701

强磁场既是量子物态演化的调控因子，也是微观电子态的放大镜，在当代凝聚态物理和材料科学领域发挥了至关重要的作用。脉冲强磁场作为当前能可控、可重复产生46 T以上超强磁场的唯一有效方式，备受人们的关注。然而，受限于磁体线材的电/热导率、强度以及磁体加固技术等诸多因素，迄今为止，国际上脉冲磁场强度上限为100.75 T（美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，2016）。长期以来，幅值更高的脉冲强磁场一直是科学家们孜孜不倦的追求。近年来，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心（WHMFC）牵头“十四五”国家重大科技基础设施项目—脉冲强磁场实验装置优化提升，其中的核心建设任务是自主研发110 T超强脉冲磁场，而探寻新型高强度、高电导的磁体线材成为其中的关键技术难点。

本文基于超声实验技术，对比研究了电塑性拉拔和常规冷拉拔的Cu–6wt% Ag合金线材，发现电塑性拉拔对于线材的弹性性能（包括体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等）均有较大程度的提升。该工作的意义在于：（1）首次实验论证了电塑性拉拔的Cu–6wt% Ag线材在液氦/液氮低温、50T以上强磁场等极端条件下仍保持优异的弹性性能--此为该材料有望用于超强脉冲磁体并推动WHMFC-110T计划的先决条件；（2）高强度、高电导的Cu–Ag合金是国外高精尖技术材料，本研究有效地打破了国际技术垄断，解决了行业中重要的“卡脖子”问题。

此外，本文的主要研究方法—共振超声谱（RUS）和超声脉冲回波均是WHMFC近期发展的新型实验技术，这些新测量装置即将纳入WHMFC用户服务平台，开放共享。

Manipulation of vortex array via a magnetism-tunable spin-polarized scanning tunnelling microscopy

Bing Xia(夏冰), Hong-Yuan Chen(陈虹源), Jian Zheng(郑健), Bo Yang(杨波), Jie Cai(蔡杰), Yi Zhang(章毅), Yi Yang(杨毅), Hao Yang(杨浩), Dan-Dan Guan(管丹丹), Xiao-Xue Liu(刘晓雪), Liang Liu(刘亮), Yao-Yi Li(李耀义), Shi-Yong Wang(王世勇), Can-Hua Liu(刘灿华), Hao Zheng(郑浩), and Jin-Feng Jia(贾金锋)

Chin. Phys. B, 2025, 34 (3): 037402

自从在拓扑超导异质结的超导涡旋中心处发现马约拉纳零能模（MZM）以来，基于MZM构建拓扑量子比特已经成为凝聚态物理领域最前沿之一。MZM的操控与编织是实现拓扑量子计算的一个重要的技术路径，此路径当中首先要解决的技术难点在于如何对超导薄膜中的磁通涡旋进行空间上的可控操作。

本文基于多功能扫描隧道显微镜（MSTM）系统开发了磁力操控单涡旋技术，并对超导薄膜 NbSe₂中的涡旋操控展开了研究。本文首先利用铁磁性针尖实现了由磁针剩磁产生的涡旋阵列的可控移动。进一步地，将线圈布置于磁针周围，形成螺线管构型并将该器件引入MSTM系统中，发展了强磁针尖消磁技术，通过改变线圈内部磁场消除磁针部分剩磁，从而使磁针与涡旋互相独立，为进一步实现单涡旋操控提供了可行的技术方案和基础，为实现拓扑量子计算走出了坚实的一步。

Strain-modulated Superconductivity of Monolayer Tc₂B₂

Zhengtao Liu(刘正涛), Zihan Zhang(张子涵), Hao Song(宋昊), Tian Cui(崔田), and Defang Duan(段德芳)

Chin. Phys. B, 2025, 34 (4): 047104

二维材料因其原子级厚度特性，相较于传统三维材料具有更丰富的可调控性，为研究超导材料等微电子材料提供了理想平台。在二维材料的实际应用中，衬底支撑不可或缺，而材料与衬底间固有的晶格失配导致应变普遍存在，因此，应变是二维材料研究中最基础且有效的调控手段。

本研究通过CALYPSO软件成功预测一种新型二维材料Tc₂B₂。理论计算表明，该材料具有稳定的晶体结构，其本征超导转变温度为2.1 K。令人振奋的是，通过施加不同应变，材料的超导性能展现出惊人的变化：当施加11%的拉伸应变时，T_c提升至9.2 K；而在3%的压缩应变下，T_c更是跃升至19.5 K。为了揭示这一现象的物理机制，本文采用第一性原理计算对材料的电子结构和声子特性进行了系统研究。结果表明，应变调控会导致Tc₂B₂费米面发生显著重构，增强费米面嵌套效应，从而有效促进电子-声子耦合作用，提升超导温度。特别是在压缩应变下，能带间的电子转移诱导出Lifshitz转变，这一量子临界现象进一步放大了超导性能的提升效果。

本研究首次从电子结构层面完整阐释了应变调控二维超导材料的微观机制，建立了"应变-电子结构-超导电性"的普适性调控模型，为未来设计高性能二维超导材料提供了重要的理论基础。