仪器与测量

小型冷原子真空气室及微型真空测量方法研究进展

马哲煜，蔡雨，秦强，唐蕊，王翔厅，陈柏通，周锋，詹明生

物理学报, 2026, 75(18):180301

doi: 10.7498/aps.75.20260382

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激光冷却技术是现代原子物理的关键基石之一，其衍生的冷原子物理在量子频标、量子信息及精密惯性传感等前沿领域展现出日益重要的应用价值，而推动该技术从实验室走向现场应用的核心路径在于系统的集成化与小型化。本文综述了近年来小型化冷原子真空系统的研究进展，重点讨论了真空污染机制、适用于微小型真空腔体的材料选择，以及反映当前最新水平的设计方案与发展方向。同时，针对微小型真空气室真空度测量目前还缺乏有效手段的问题，系统梳理了微型真空测量若干可行的技术路径。最后，总结了微型化冷原子系统迈向实用化仍面临的主要挑战，并展望其在更广泛领域中的应用前景，助力高精度量子技术普惠化应用的新阶段。

图1 (a)配备标准真空组件的增材制造真空腔室^[70]；(b)无磁离子泵装置的概念示意图^[89]；(c)一体化芯片集成磁光阱示意图^[90]

编辑推荐

障碍物诱导下可形变自驱动粒子的涡旋行为

沈嘉欣，王雨淳，田文得，张天辉，陈康

物理学报, 2026, 75(18):180901

doi: 10.7498/aps.75.20260529

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活性物质在受限几何条件下的集体行为研究对于理解微生物运动、微纳输运等具有重要科学意义。然而，粒子自身柔软度如何调控其与障碍物相互作用的动力学尚不清楚。本文通过分子动力学模拟，研究了具有可调柔软度的自驱动粒子在圆形光滑障碍物周围的聚集与涡旋行为。结果表明，随着粒子柔软度变化，自驱动粒子系统呈现3种状态：随机态、过渡态和涡旋态。在涡旋态内部，粒子的平均涡旋速度与切向极性取向对柔软度表现出非单调依赖关系，受粒子取向的选择性捕获与粒子形变能力的共同调控，存在一个最佳柔软度使两者出现峰值。对涡旋结构分析表明，其堆积结构随柔软度呈现单调性变化。本文揭示了可形变活性物质在受限环境中自组织行为的机制，为活性材料在靶向药物输送、微流控器件及软体机器人等领域的应用提供了新思路。

图6 R = 35时(a)进入距障碍物表面r－R区域内pSPPs(P(pSPPs))和nSPPs(P(nSPPs))概率的径向分布；(b)在障碍物表面r－R区域内pSPPs(Q(pSPPs))和nSPPs(Q(nSPPs))概率的径向分布；(c)最内层P(pSPPs)随柔软度的变化；(d)最内层Q(pSPPs)随柔软度的变化

综   述

宽禁带半导体复合衬底研究进展

臧嘉琪，王鑫华，邢湘杰，雷依培，邓可心，蒋文静，岑立昭，孙兵，常虎东，魏珂，黄森，刘福超，母凤文，刘新宇

物理学报, 2026, 75(18):180802

doi: 10.7498/aps.75.20260540

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随着宽禁带半导体器件向高功率密度、高频、高压、高温及高可靠性方向持续发展，传统单一材料衬底在导热性、导电性、制造成本及大尺寸制备等方面难以同时满足新一代器件应用需求，复合衬底由此成为提升器件性能的重要解决方案。复合衬底通过薄膜转移、异质集成与界面重构等手段，将高质量功能层与具备特定支撑功能的衬底材料进行复合，从而实现热学性能、电学性能以及工艺兼容的协同优化。本文围绕复合衬底这一主题，系统综述了其主要制备技术路线与关键技术难点，重点分析了高质量功能薄膜剥离、表面活化键合以及转移后表面高精度平坦化等核心环节。在此基础上，分别总结了SiC/SiC复合衬底、AlN陶瓷复合衬底及SiC/Diamond复合衬底的典型结构、关键制备方法、界面特性及器件应用研究进展。最后，本文对复合衬底在大尺寸均匀制备、界面调控、长期可靠性等面临的挑战进行了总结，并对其未来发展方向进行了展望。

综   述

基于阵列碳纳米管的射频电子学研究进展

李玟琪，潘梓澎，丁力，张志勇

物理学报, 2026, 75(18):180803

doi: 10.7498/aps.75.20260402

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硅基晶体管进入3 nm以下工艺节点后，漏电流、寄生效应等问题严重制约其性能迭代，碳纳米管(carbon nanotubes，CNT)凭借高载流子迁移率、大饱和速度及低寄生参数等本征优势，成为突破传统半导体射频器件性能瓶颈的核心候选材料。本文系统综述基于阵列碳纳米管的射频电子学研究进展，阐述了涵盖阈值电压、跨导等电学指标与电流增益截止频率(current gain cutoff frequency，f_T)、最大振荡频率(maximum oscillation frequency，f_max)、1 dB增益压缩点(1 dB gain compression point，P_{1 dB})、输入三阶交调点(IIP3)的综合性能评估体系；详细阐述了化学气相沉积(CVD)法与溶液分散法的技术演进，实现了高取向、高纯度(>99.9999%)、晶圆级(10 cm/4 inch硅片)阵列碳纳米管的规模化制备；梳理了碳基射频器件的结构创新(T形栅、Y形栅等)与性能突破，2025年Y形栅极器件的f_max达1024 GHz，首次实现太赫兹频率的突破；深入分析了放大器、混频器、移相器等碳基射频电路的工作原理与性能优势，其中毫米波射频放大器的综合指标已初步达到商用器件水平；最后探讨了该技术在5G增强/6G通信、毫米波雷达、柔性电子等领域的应用潜力，指出当前规模化制备中直径均匀性、接触电阻优化及高频封装等产业化挑战，为该领域从实验室研究走向实际应用提供参考。

图8 基于阵列碳纳米管(A-CNT)的MOSFET的结构与性能特性^[38] (a)采用Y形栅极和空气桥结构的10指状碳纳米管射频晶体管示意图和SEM图像；(b)栅极长度(L_g)为35 nm的最优射频晶体管的电流增益和功率增益随频率的变化，图中延伸线的斜率为–20 dB/10倍频程

综   述

高压低损耗GaN功率晶体管及其集成技术

罗小蓉，魏子俊，邓高强，魏杰，李肇基，张波

物理学报, 2026, 75(18):180809

doi: 10.7498/aps.75.20260966

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氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管凭借其高临界击穿场强、高浓度二维电子气与高电子迁移率等优势，已成为高频、高效电能转换电源系统的核心器件。当前针对GaN功率晶体管的研究正朝着高击穿电压、高可靠性、低动态导通电阻与高集成度等方向持续演进。本文系统综述了GaN功率晶体管在上述关键方向的挑战和研究进展：首先阐述了栅极工程，涵盖常关型实现技术与栅极耐压提升技术；其次，分析了器件击穿电压提升技术，详细探讨了场板与沟槽终端、氟离子注入、横向超结以及极化超结技术；进而，剖析了动态导通电阻的退化机理及相关优化技术；最后，分析了功率集成技术的最新发展，涵盖了双向开关、半桥集成、驱控一体集成以及GaN CMOS集成。通过梳理技术演进路径，旨在厘清高压低损耗GaN功率器件在结构、工艺和集成方面的核心挑战和研究进展，对比分析了不同技术路线的优势与局限，阐述了GaN功率器件设计过程中不同性能参数之间的折中关系，并展望了更高耐压、更高可靠性的GaN功率晶体管及其集成电路的未来发展方向。

《物理学报》2026年第18期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/18

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