二维范德瓦尔斯材料(可简称二维材料)已发展成为备受瞩目的材料大家族，而由其衍生的二维范德瓦尔斯异质结构的集成、性能及应用是现今凝聚态物理和材料科学领域的研究热点之一。二维范德瓦尔斯异质结构为探索丰富多彩的物理效应和新奇的物理现象，以及构建新型的自旋电子学器件提供了灵活而广阔的平台。本文从二维材料的转移技术着手，介绍二维范德瓦尔斯异质结构的构筑、性能及应用。首先，依据湿法转移和干法转移的分类，详细介绍二维范德瓦尔斯异质结构的制备技术，内容包括转移技术的通用设备、常用转移方法的具体操作步骤、三维操纵二维材料的方法、异质界面清洁。随后介绍二维范德瓦尔斯异质结构的性能和应用，重点介绍二维磁性范德瓦尔斯异质结构，并列举在二维范德瓦尔斯磁隧道结和摩尔超晶格领域的应用。因此，二维材料转移技术的发展和优化将进一步助力二维范德瓦尔斯异质结构在基础科学研究和实际应用上取得突破性的成果。

图11 基于PDMS全干性转移法制备的二维磁性范德瓦尔斯异质结构　(a)—(d)为FPS/FGT和FPS/FGT/FPS异质结构：(a) FPS/FGT异质结构的光学图片；(b) FPS/FGT异质结构的原子力显微镜图；(c)—(d) 两种异质结构与单一FGT的Kerr信号随着温度的变化关系，结果显示异质结构的形成可以有效提升T_C；(e)—(h)为CrBr₃/石墨烯的异质结构：(e) CrBr₃/石墨烯异质结构的光学图片；(f) 非局域测量技术探测塞曼自旋霍尔效应的示意图；(g)异质结构中石墨烯的非局域电阻在不同磁场下随栅压的变化情况；(h)非局域电阻随温度的变化情况。(i)—(l)为CGT/WS₂异质结：(i) CGT/WS₂异质结构的光学图片；(j)单层的WS₂和不同CGT/WS₂异质结构的光致发光光谱；(k) 开尔文探针显微镜的示意图；(l) 室温下利用开尔文探针显微镜测量的CGT、WS₂和异质结构的表面能或功函数。

文章对二维材料及其异质结构的转移与制备方法做了系统性地论述，详尽地从技术层面上介绍了湿法转移技术与干法转移技术，并讨论了每种技术中不同的物料选择所带来的优势与缺点。随后，作者简要总结了基于这种转移技术下的一些异质结构体系的构建与应用，如二维磁性范德瓦尔斯异质结构与摩尔超晶格结构等。对于初次接触二维范德华材料转移这一领域的人来说，该综述对于转移技术的详细阐述与横向比较会降低入门门槛。同时，对于在本领域有一定基础的研究者来说，该综述也可以有效地帮助读者进行技术总结与反思。

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绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制。振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法，它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正。现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估，仅停留在应用阶段。本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响，并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能。实验结果显示，采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制，在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差，但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低，在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作。采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制，在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差。本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据，有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑。

图11 安静地基上CS60单次补偿的情况　(a)原始拟合残差与探测位移拟合残差对比；(b)补偿前后拟合残差对比。

振动噪声是影响高精度绝对重力测量的重要因素，常用的处理方法有两种，即隔振和振动补偿。本文以振动补偿为研究对象，对不同传感器的振动补偿性能进行了系统的分析与评估，立意新颖。从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响，并通过实验评估了不同振动环境下分别采用不同性能地震计及加速度计的振动补偿性能对比。为不同环境下绝对重力测量中的振动补偿应用及传感器选型提供了依据，本文研究内容对绝对重力测量的应用具有重要的指导意义。

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本文在GaN基共振腔发光二极管(RCLED)顶部设计制备了高反膜结构分布式布拉格反射镜(DBR)和滤波器结构DBR，对比分析了两种反射镜的反射率曲线特征以及对应的RCLED器件的光输出纵模模式、光谱线宽和输出光强等性能差异，详细研究了顶部反射镜的光反射特性对RCLED器件输出光谱性能的影响机理。研究结果表明，顶部反射镜是RCLED的重要组成部分，其反射率曲线特征决定器件的光输出性能。常规高反膜结构DBR顶部反射镜的反射率曲线具有较宽的高反射带，将其作为顶部反射镜可有效压窄RCLED发光纵模线宽，但是发光光谱仍呈现多纵模光输出特征。滤波器结构DBR顶部反射镜的反射率曲线在中心波长处具有较窄的透光凹带，利用透光凹带对输出光的调制作用，器件可实现单纵模光输出，在光通信、光纤传感等领域展示了广阔的应用前景。通过进一步设计RCLED顶部反射镜结构，可以改变其反射率曲线特性，进而优化RCLED器件的输出光谱特性，以满足器件在多个领域的应用需求。

图9 高反膜结构DBR和滤波器结构DBR的反射率曲线测试结果。

滤波器结构DBR顶部反射镜的GaN基共振腔发光二极管（RCLED)具有重要的研究价值和应用前景，作者对比研究了常规高反膜结构DBR和滤波器结构DBR两种顶部反射镜对GaN基RCLED输出光谱的影响，发现采用滤波器结构DBR的RCLED中实现了窄带单纵模光出射。文章理论以及计算结果正确，结果比较合理，符合文章的设计目标。

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波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)同时具有直接吸收光谱(DAS)可测量吸收率函数和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点，本文首先采用WM-DAS光谱，在50 cm光程和室温低压下，CO分子近红外4300.7 cm^–1谱线吸收率检测限低至4 × 10^–7 (200 s)；然后结合120 m长光程Herriott池，在室温大气压下，吸收率函数拟合残差标准差达到5.1 × 10^–5 (1 s)。最后利用长光程WM-DAS测量系统，对不同浓度(体积分数为0.44 × 10^–6—9.6 × 10^–6)CO进行了动态测量，并将其与腔衰荡光谱(CRDS)进行比较；实验结果表明：本文采用的长光程WM-DAS与CRDS方法测量结果相同，其中长光程WM-DAS系统CO浓度检测限低至0.9 × 10^–9 (200 s)，系统简单且测量速度远快于CRDS。与此同时，利用建立的长光程WM-DAS测量系统连续监测1个月时间内大气痕量CO浓度及其变化趋势，测量结果与中国环境监测总站测量结题高度一致。

图9 大气痕量CO连续监测原始数据(绿色)及24 h平均(蓝色)，以及监测总站测量的CO(红色)及PM2.5(黑色)。

本文展示了长光程波长调制直接吸收光谱（WM-DAS）技术的优良的信噪比和较高的灵敏度，并且可用于在线监测大气中的微量气体成分，长时间测量的大气中的CO的平均结果与环境监测总站测量结果一致，但灵敏度更高，测量速度更快，说明WM-DAS的实用性，具有重要的应用价值。

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诠释耳蜗的主动感音放大机制一直是未解的医学难题这种机制与耳蜗中外毛细胞顶端的静纤毛运动密切相关，静纤毛运动又受到tip-link张力与淋巴液流体力的调节因此，研究静纤毛运动过程中tip-link张力是诠释耳蜗的主动感音放大机制的重要环节本文把静纤毛视为变形体，基于泊肃叶流动理论并结合分布参数模型，推导了静纤毛运动的解析解研究了盖膜剪切荷载作用下静纤毛和淋巴液相互作用的动力响应以及tip-link张力的变化规律研究发现：当静纤毛的杨氏模量减小时，在小于峰值频率的区域，tip-link张力显著增大，f₂的峰值频率减小以往的研究将静纤毛作为刚体，势必导致低频声音信号作用减弱当系数c = 0 (无黏性阻力)时，f₂频率选择特性存在；当μ = 0(无压力)时，f₂频率选择特性消失，因此淋巴液可能是通过在静纤毛间产生压强的方式来调节毛束的频率特性的另外，盖膜剪切荷载频率越高，静纤毛轴弯曲越明显，发束内外域的压强差也越大。

图8 A和B处的压强 (a) A和B在发束中的位置；(b) A和B处压强随频率的变化曲线。

论文把静纤毛视为变形体，基于泊肃叶流动理论并结合分布参数模型，推导了静纤毛运动的解析解，研究了盖膜剪切荷载作用下静纤毛和淋巴液相互作用的动力响应以及tip-link 张力的变化规律。本稿件研究的课题对理解耳蜗的主动感音放大机制的静纤毛运动力学有重要参考意义。

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采用固相反应法合成了一种ZrCuSiAs型准二维层状锰基化合物ThMnSbN基于X射线粉末衍射的结构精修显示，该化合物属于P4/nmm空间群其晶胞参数为a = 4.1731 Å，c = 9.5160 Å电输运测量显示，该化合物电阻率随温度下降缓慢上升，且在16 K附近出现电阻率异常与此同时，该材料的磁化率在同一温度附近出现异常，显示出类似磁性相变的行为进一步的比热测量中没有观察到磁相变导致的比热异常另外，低温下的比热分析显示，该材料的电子比热系数为γ = 19.7 mJ·mol^–1·K^–2，远高于其他同类锰基化合物该结果与电输运测量中观察到的低电阻率行为相符，暗示ThMnSbN中费米面附近存在可观的电子态密度基于对一系列ZrCuSiAs型化合物晶体结构细节的比较，分析了含有萤石型Th₂N₂层的系列化合物中导电层所受化学压力的不同作用形式。

图6 (a)，(b) 含有不同载流子库层的ZrCuSiAs型锰基化合物归一化晶胞参数；(c) 不同导电层的ZrCuSiAs型系列化合物中Pn原子的高度(H_Pn)与晶胞a轴的关系其中V_layer表示一个惯用晶胞中导电层所占据的体积。

本文合成了一种类铁基超导1111相的锰基化合物ThMnSbN，对结构和物性进行了较全面表征。观察到16K附近的磁性异常，可能是反铁磁相变造成的，同时也发现较大的电子比热系数，可能意味着较大的费米面附近的电子态密度。结合该体系其他已合成的材料，较系统地探讨了物性的差异与结构特别是过渡金属层和稀土层的关系，得出一些有价值的结论，对深入了解该体系有启发意义。

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在热电研究领域，GeSe是一种二维层状结构具有较大带隙的半导体，本征载流子浓度低，热电性能差。在本工作中，采用熔融淬火结合放电等离子活化烧结工艺制备了一系列的GeSe_1–xTe_x (x = 0，0.05，0.15，0.25，0.35，0.45)多晶样品，研究了Te含量对GeSe化合物物相结构和热电输运性能的影响规律。结果表明：随着Te含量的增加，GeSe的晶体结构逐渐由正交相向菱方相转变，使得材料的带隙降低，载流子浓度和迁移率同步增加；同时，晶体对称性的提高增加了化合物的能带简并度，有效提高了载流子有效质量。在这些因素的共同作用下，菱方相GeSe的功率因子比正交相GeSe提高约2—3个数量级。此外，菱方相GeSe具有丰富的阳离子空位缺陷以及铁电特性所导致的声子软化现象，这导致其晶格热导率比正交相GeSe降低近60%。当Te含量为0.45时，样品在573 K取得最大热电优值ZT为0.75，是本征GeSe样品的19倍。晶体结构工程是提升GeSe化合物热电性能的有效途径。

图2 GeSe_1–xTe_x (x = 0—0.45)样品的　(a)粉末XRD图谱；(b) 28°—35°粉末XRD图谱；(c)晶胞参数；(d) GeSe-GeTe赝二元相图。

这篇工作研究了在p型多晶GeSe材料中，通过在Se位置固溶Te成功实现了由本征为正交相的GeSe到GeSe_0.55Te_0.45菱方相的转变，利用晶体结构工程，成功实现了载流子浓度和载流子迁移率的协同优化。这篇文章揭示了Te固溶成功破坏了GeSe的二维层状结构并向三维结构转变，有效地促进了层间和层内的电荷传输，同时降低了Ge空位形成能，协同优化了载流子浓度和载流子迁移率；同时，Te固溶导致晶体结构的变化，增加了晶体结构的对称性，显著提高了能带简并度，使其在较高载流子浓度下仍保持高电传输特性，研究结果表明GeSe材料具有较强的热电潜力。

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真空弧放电等离子体含有多种离子成分，并且各离子在空间上具有不同的分布规律。本文针对金属氘化物电极真空弧离子源，搭建了一台紧凑型磁分析装置，用来研究放电等离子体中氘离子与金属离子的空间分布。当离子源弧流为100 A左右时，该装置能有效地传输引出束流，并且具有较好的二次电子抑制效果，可准确获得各离子流强。利用该装置测量并获得了氘化钛含氘电极真空弧放电等离子体内氘离子和钛离子空间分布规律，结果表明：径向上，氘离子和钛离子都呈高斯分布，但氘离子分布均匀，而钛离子相对集中在轴线附近，导致轴线附近氘离子比例最低；轴向上，所有离子数量都以自然指数函数减少，而且相对幅度接近，所以氘离子比例几乎不变。本文研究结果不仅有助于理解真空弧放电等离子体膨胀过程，还可以指导金属氘化物电极真空弧离子源及其引出设计。

图6 氢、氘和钛离子密度径向分布。

本文通过搭建紧凑型磁分析装置，研究了金属氘化物真空弧离子源中氘离子和金属离子的密度空间分布差异，并通过抑制收集极上二次电子信号，获得了各离子组份在空间中的分布。研究结果对理解金属氘化物真空弧放电过程中等离子体膨胀及引出过程具有一定的指导意义。

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为了进一步提高在α稳定分布噪声背景下非线性自适应滤波算法的收敛速度，本文提出了一种新的基于p范数的核最小对数绝对差自适应滤波算法(kernel least logarithm absolute difference algorithm based on p-norm，P-KLLAD)。该算法结合核最小对数绝对差算法和p范数，一方面利用最小对数绝对差准则保证了算法在α稳定分布噪声环境下良好的鲁棒性，另一方面在误差的绝对值上添加p范数，通过p范数和一个正常数a来控制算法的陡峭程度，从而提高该算法的收敛速度。在非线性系统辨识和Mackey-Glass混沌时间序列预测的仿真结果表明，本文算法在保证鲁棒性能的同时提高了收敛速度，并且在收敛速度和鲁棒性方面优于核最小均方误差算法、核分式低次幂算法、核最小对数绝对差算法和核最小平均p范数算法。

图6 非线性系统辨识α稳定分布噪声下的MSE曲线。

自适应滤波是信号处理领域的重要研究课题，在诸多方面有重要应用。论文针对alpha稳定分布噪声背景下的自适应滤波，提出了一种基于p范数的核最小对数绝对误差自适应滤波算法，并分析了其收敛条件，最后通过仿真验证了其有效性和优势。该文提出的P-KLLAD 算法有较高的学术价值，在非线性系统辨识和 Mackey-Glass 混沌时间序列预测中会有很好的应用。

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铯原子D₁线的非经典光由于其波长接近于量子点的独特优势，在固态量子信息网络的发展中有着重要的应用前景。在之前的工作中，利用两镜连续简并光学参量振荡器中的参量下转换过程，制备出2.8 dB 正交压缩真空态光场。然而，所产生光场的压缩度较低，对于对压缩光具有实用意义的可调谐性能也未做进一步探究。理论分析表明，光学参量振荡器后腔镜对信号光透射率的增加及内腔损耗的减小可以提高压缩度。因此，本文在该研究基础上，通过使用高光洁度腔镜及优化腔镜镀膜参数等方式对光学参量振荡器进行改良，降低了光学参量腔阈值，获得压缩度为3.3 dB 的单模正交压缩真空光。当光学参量腔运转为参量反放大状态时，在系统稳定运行的情况下，制备的明亮压缩态光场能够连续调谐80 MHz，为其在量子信息网络中的应用奠定了良好的基础。

图3 (a) 明亮压缩光的可调谐性测量；(b) 调谐80 MHz 时测得压缩。

压缩态光场是量子信息网络的重要量子光源，而压缩态光场的波长覆盖于某一固体物质如原子介质并实现连续可调谐特性是量子信息网络中建立量子中继或界面所必需的重要特性。该文章研究了可实现在铯原子D₁线附近连续可调谐80MHz的大于3dB的压缩真空态光场，相关研究结果为开展量子信息处理与应用奠定了良好基础，对于以铯原子为架构的量子信息网络具有意义。

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本文结合近场扫描结构和纳米线-微光纤耦合技术，提出了一种基于硫化镉纳米线/锥形微光纤探针结构的被动近场光学扫描成像系统。该系统采用被动式纳米探针，保留了纳米探针对样品表面反射光的强约束优势。其理论收集效率为4.65‰，相比于传统的金属镀膜近场探针收集效率提高了一个数量级，可有效地提高扫描探针对样品形貌信息的检测能力；而后通过硫化镉纳米线与微光纤之间高效的倏逝场耦合，将检测的光强信号传输到远场进行光电探测，最终实现对目标样品形貌的分析成像，其样品宽度测量误差在7.28%以内。该系统不需要外部激发光路，利用显微镜自身光源进行远场照明，被动扫描探针仅作为样品表面反射光的被动收集系统。本文基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像方案，可有效地降低探针的制备难度和目标光场的检测难度，简化扫描成像的结构，为近场光学扫描显微系统之后的发展提供新的思路。

图1 被动式近场光学扫描成像系统 (a) 系统原理图；(b) 显微照明–成像部分原理图；(c) CdS纳米线/锥形微光纤探针。HC:主机，DMC:位移控制器，PZT:压电位移台，3D stage:3维线性位移台，LS:照明光源，PD:光电转换器，EM:电放大器，OSC:示波器。

文章报告了作者开发的基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像仪器和一些实验结果。相比于已有方法，本文所论述方法的优点在于：1. 直接采用显微镜自带照明光源，结构较简单，稳定性好；2. 理论光收集率高于已有方法一个数量级，因此理论上抗噪能力较强。结果显示这种复合探针可有效提高仪器对样品形貌信息的检测能力，为近场光学扫描显微系统之后的发展提供了新思路。

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主要研究了热原子蒸气池中铯Rydberg原子nS_1/2→(n + 1)S_1/2微波耦合的双光子光谱。铯原子基态(6S_1/2)、第一激发态(6P_3/2)、Rydberg态(69S_1/2)形成阶梯型三能级系统，弱探测光作用于基态到激发态6S_1/2→6P_3/2的跃迁，强耦合光则作用于6P_3/2→69S_1/2的Rydberg跃迁形成电磁感应透明(EIT)效应，实现对Rydberg原子的光学探测。频率f_MW = 11.735 GHz的微波场耦合69S_1/2→70S_1/2的Rydberg跃迁，形成微波双光子光谱。利用EIT-AT分裂光谱研究微波电场强度对双光子光谱的影响。研究表明：在强微波场作用时，EIT-AT分裂与微波场功率成正比，而弱微波场时的EIT-AT分裂与微波场功率成非线性依赖关系，理论计算与实验测量结果相一致。本文的研究对微波电场的精密测量具有一定的指导意义。

图3 不同微波信号源的输出功率时的Rydberg EIT-AT分裂光谱的三维图(蓝色)，红色虚线和黑色点线是理论计算微波耦合69S_1/2→70S_1/2时EIT-AT光谱，蓝色方块表示中间态形成的EIT谱的频移。

里德堡原子是近年原子分子物理的研究热点，对其光谱研究则是精密测量的基础。本文以铯里德堡原子为研究对象，利用EIT效应，实现了对该原子的探测，还研究了微波电场对双光子光谱的影响。课题新颖且重要，采用理论结合实验的研究方法，结果可靠。

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本文基于X射线衍射动力学分析了劳厄晶体的分束特性，模拟了晶体吸收和入射光角发散对于透射光和衍射光摇摆曲线的影响，定量给出晶体衍射面内角调节范围和晶体加工厚度对于劳厄衍射分束比的调制。在实验中，采用分析晶体和分束晶体的消色散配置限制入射光角发散的影响，实现300 μm厚Si(220)晶体面内角调节劳厄衍射分束的精确测量，并得到300 μm，400 μm和500 μm 厚度Si晶体分束比的调节范围，实现了透射光和衍射光强度的定量调制。

图1 透射率与反射率随偏移角Δθ的变化曲线(1 arcsec = 1/3600 degrees)。

本文研究分析了晶体 X 射线劳厄衍射分束特性，针对劳厄衍射分束的透射光和衍射光的强度，通过角度和厚度调节，可实现透射光与衍射光的比例调制，为X射线成像等相关研究提供了条件，具有一定的研究意义和实用价值。

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由于低维材料表面上的单原子和分子具有丰富的物理化学性质，现已经成为量子器件及催化科学等领域的研究热点。单层硅烯在不同的衬底制备温度下，表现出丰富的超结构，这些超结构为实现有序的单原子或分子吸附提供了可靠的模板。利用原位硅烯薄膜制备，分子沉积，超高真空扫描隧道显微镜以及扫描隧道谱，本文研究了Ag(111)衬底上3种硅烯超结构((4 × 4)，(√13 × √13)，(2√3 × 2√3))的电子态结构，表面功函数随超结构的变化，以及CoPc分子在这3种超结构硅烯上的吸附行为。研究结果表明，这3种超结构的硅烯具有类似的电子能带结构，且存在电子从Ag(111)衬底转移到硅烯上的可能性，从而导致硅烯的表面功函数增大，表面功函数在原子级尺度上的变化对分子的选择性吸附起着重要作用。此外，还观察到分子与硅烯的相互作用导致CoPc分子的电子结构发生对称性破缺。

图4 (a)，(b)偏压分别为–1.00 V和+1.00 V时，单个CoPc分子在(4 × 4)重构表面上的STM形貌图；(c)，(d)和(f)偏压分别为–0.40 V、+0.70 V和+1.00 V时，单个CoPc分子的dI/dV谱图；(f)，(g)分别为在重构表面及单个CoPc分子上获得的dI/dV曲线。

文章介绍了利用原位低温扫描探针显微镜，研究超高真空下沉积的硅烯超结构、功函数的分布对CoPc分子吸附行为的影响，发现了硅烯与CoPc的相互作用会导致CoPc的电子对称性破缺。文章立意较新，物理图像清晰，有较好的科学意义。

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《物理学报》2022年第4期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2022/4