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栅介质形貌调控MoS₂应变及其晶体管性能

闵钰峰，房浩天，孙东东，王可，葛宇，位丽姿，石媛媛

物理学报. 2026. 75(17):170801

doi: 10.7498/aps.75.20260406

cstr: 32037.14.aps.75.20260406

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硅基电子器件极大推动了半导体产业发展，但随着特征尺寸微缩已接近物理极限，短沟道效应和散热问题日益严峻。二维过渡金属硫族化合物(transition-metal dichalcogenides，TMDCs)因具有原子层厚度及优异性能被视为潜在替代材料。单层二硫化钼(molybdenum disulfide，MoS₂)薄膜晶体管理论迁移率高达420 cm²/(V·s)，但其原子级薄的厚度易受界面散射影响，实验测量的室温迁移率始终低于理论值。研究表明应变工程是提升迁移率的有效方法，拉伸应变可减小MoS₂带隙和载流子有效质量，从而提高迁移率。本工作利用栅介质形貌调控方法局部调控MoS₂晶体管中的应力，从而研究MoS₂晶体管性能会受到的影响。利用具有通孔结构的超薄多孔阳极氧化铝(anodic aluminum oxide，AAO)在衬底预沉积10 nm Au纳米圆台，随后通过原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)保形生长栅介质。在转移MoS₂薄膜后，利用栅介质表面凸起结构对MoS₂施加0.56%的拉伸应变，但MoS₂晶体管迁移率并未得到理想的提升（仅3倍）。扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)和变温电学测试证明纳米圆台结构引入拉伸应变的同时也引入了微观褶皱，增强了MoS₂中声子散射从而降低迁移率。本研究初步阐明了局部应力调控与微观褶皱对MoS₂晶体管电学输运机制的综合影响，为后续二维半导体晶体管的应变工程研究提供了重要的实验参考。

图2 基于纳米圆台结构的MoS₂应变表征    (a) Smooth区域和Rough区域的MoS₂光学显微镜图片；(b)图(a)中Smooth区域和Rough区域的MoS₂拉曼光谱；(c)包含Smooth区域(黑色虚线)和Rough区域(红色虚线)的MoS₂背栅晶体管的光学显微镜图；(d)图(c)中绿色虚线标记区域的MoS₂拉曼E_2g峰位

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Al₂O₃/Y₂O₃/In_0.53Ga_0.47As MOS结构界面缺陷态对C-V 特性调制机制

罗曼，罗诗钧，王怡彬，焦文博，张强，许金通，龙明生，余晨辉

物理学报. 2026. 75(17):170701

doi: 10.7498/aps.75.20260366

cstr: 32037.14.aps.75.20260366

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N型In_0.53Ga_0.47As金属-氧化物-半导体(MOS)结构作为高性能红外探测器的核心功能元件，其界面电学特性直接决定了器件的灵敏度和稳定性。然而，InGaAs表面悬挂键与无序化学键引入高密度且分布复杂的界面缺陷，始终是限制该类器件性能的关键因素。针对这一难题，本工作引入Al₂O₃/Y₂O₃叠层介质，利用超薄Y₂O₃对InGaAs界面进行钝化，并以Al₂O₃封帽保护，从而优化InGaAs界面质量。并基于实验测量数据，利用TCAD构建了耦合近带边指数分布与离散能级缺陷态的综合界面缺陷态模型，系统阐明界面缺陷态分布形式、类型以及密度等关键物理参数对低频和高频电容-电压(C-V)特性的影响。结果表明，指数型分布的价带施主与导带受主界面缺陷态分别主导了积累区与反型区的电容衰减及曲线拉伸。此外，高密度离散能级界面缺陷态产生的界面电荷会增强电场屏蔽效应，引发能带弯曲钉扎现象。该工作揭示了在C-V特性建模中考量界面缺陷态分布的必要性，为InGaAs MOS器件的界面优化提供了重要理论依据。

图1 InGaAs MOS器件结构

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预脉冲调控下铝丝阵Z箍缩消融动力学实验

王威，吴坚，邓植尹，郑中阳，朱博文，陈立，李兴文，邱爱慈

物理学报. 2026. 75(17):170501

doi: 10.7498/aps.75.20260383

cstr: 32037.14.aps.75.20260383

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Z箍缩丝阵负载的消融过程对其内爆品质及其辐射性能具有重要影响，预脉冲电流调控是抑制内爆过程中磁瑞利-泰勒不稳定性、提升内爆品质的有效手段，但预脉冲电流对磁场演化过程以及消融动力学行为的具体影响尚不明晰。本文采用激光汤姆孙散射、法拉第旋光等光学诊断技术，研究了预脉冲电流调控后的铝丝阵负载消融行为。实验结果表明，预脉冲的引入改变了负载的初始状态，原致密且冷的丝芯提前汽化膨胀，使消融启动前存在一个长时间由局部磁场主导的汽化芯压缩过程，同时局部磁场向全局磁场的演变过程远快于等离子体流体输运特征时间。激光汤姆孙散射测量表明，在400 ns的预-主脉冲间隔下，消融流速度降至仅主脉冲条件的约1/3，动量通量降至约1/5。结合汽化芯区域观测到的高电子温度与整体径向运动特征，证实了主脉冲驱动电流不再完全集中于冕区，而是约55%的电流扩散并渗透入汽化芯内部并持续沉积能量。揭示了预脉冲调控后将重塑驱动电流空间分布，有效抑制了消融阶段轴向不均匀性的发展。

图9 等离子体动量通量

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涡旋磁振子的拓扑物理、调控机制及应用研究进展

王艳，袁绍华，李耀进，于东星，贾成龙

物理学报. 2026. 75(17):170708

doi: 10.7498/aps.75.20260667

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磁振子是磁有序系统中量子化的自旋波集体激发，因其在信息传输与处理过程中几乎不产生欧姆损耗，被认为是低能耗自旋电子学器件的重要信息载体。将内禀轨道角动量(orbital angular momentum，OAM)引入磁振子体系，可赋予其除自旋角动量之外的额外自由度，使传统磁振子转变为涡旋磁振子，从而显著拓展磁振子体系的调控维度与功能空间。本文系统综述了涡旋磁振子的基本物理特性、产生与探测方法，以及其在信息处理和量子调控等领域的最新研究进展。涡旋磁振子的产生主要可通过两种方式实现：施加与传播方向垂直的径向电场进行激发；利用磁螺旋相位板对磁振子波前进行相位调制。其携带的OAM可借助自旋泵浦效应与逆自旋霍尔效应(ISHE)实现电学读出。由于OAM本征值谱具有无界性，相互正交的OAM态可用于构建高维量子比特，为量子信息编码提供新的自由度。进一步将OAM引入反铁磁体系，则有望实现任意相移门、泡利门、Hadamard门等通用量子门操作，并为构建任意量子电路提供潜在平台。涡旋磁振子的这些特性为发展下一代高效、低功耗信息处理技术提供了新的物理机制与实现路径。

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超越公地悲剧的合作演化：环境反馈演化博弈动力学综述与展望

陈奕多，吴枝喜，关剑月

物理学报. 2026. 75(17):170001

doi: 10.7498/aps.75.20260528

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围绕环境反馈演化博弈这一刻画“策略-环境”协同演化的理论框架，对近年来相关研究重要进展进行了系统综述。首先，在平均场近似下，介绍了环境变量与博弈交互及演化耦合的协同演化动力学模型，讨论了公地悲剧与合作演化的现实背景问题及其影响因素，并且介绍了以相应环境反馈博弈模型为基础的公地治理研究。其次，讨论了空间结构引入后环境反馈博弈的关键动力学特征，包括局域个体交互、局域环境反馈、自组织斑图及种群规模波动对系统稳态与吸引子结构的重塑作用。进一步地，以博弈状态转换作为离散反馈框架，讨论这一机制在刻画局域反馈与促进合作方面的理论结果。最后，结合微生物公共物品体系与现实资源治理问题，探讨了环境反馈机制在真实复杂系统中的作用及未来研究方向。本文旨在从复杂系统动力学角度梳理环境反馈演化博弈的前沿重要进展与发展脉络，并为理解合作行为的涌现与公地悲剧的调控提供参考。

图1 环境反馈博弈示意图，其中蓝色个体为合作者，红色个体为背叛者，个体间的双向箭头示意存在交互连边，绿色背景(连边)为丰裕环境，棕色背景(连边)为贫瘠环境 (a)均匀环境中全连接个体的博弈；(b)均匀环境中有结构个体的博弈；(c)异质环境中有结构个体的博弈示意图；(d)振荡的公地悲剧动力学(o-TOC)，系统动力学在贫瘠环境背叛态(1)、贫瘠环境合作态(2)、充裕环境合作态(3)与充裕环境背叛态(4)等4个状态间循环振荡；(e)博弈状态转换与个体策略的关系，只有两侧个体均为合作者时连边才为高收益态(充裕环境)

《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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