半导体加工工艺微缩过程中，硅基材料的短沟道效应带来的低能效促使研究人员寻找新型半导体替代材料。二维半导体因其原子级别的厚度以及范德瓦耳斯表面而倍受关注，二维硒氧化铋就是其中迁移率、稳定性以及成本各方面较为均衡的一种。然而，其制备受到基底很严格的限制，导致器件加工难度较大。本文利用化学气相沉积法直接在硅片基底上合成出规格为25 μm×51.0 nm(厚度)的二维硒氧化铋，并通过拉曼光谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱对其进行表征。同时，通过场效应晶体管输运的测试得出其迁移率为80.0 cm²·V^-1·s^-1)以及光电探测得出其具有2.45×10⁴ A/W的光响应度和6×10⁴的光增益等比较出色的表现。但由于厚度较大，导致其场效应管开关比低(2500)以及不高的光电探测灵敏度(5×10¹⁰ Jones)。由此可知，硅片基底虽然带来器件加工上的便利性，但有待进一步优化生长，并集成更多种材料的应用。

图4 Bi₂O₂Se的FET及光电响应 (a) FET的I_d-V_g曲线，插图为FET器件的光学图片；(b) FET的I_d-V_d曲线；(c)晶体管光电响应的I_d-V_g曲线；(d) 光电晶体管光电开关响应的I_d-t曲线。

本论文研究了Bi₂O₂Se在非极性衬底硅片上的生长，并且测量其在光电探测和场效应晶体管上的性能。作者发展了一种直接在硅片基底上生长二维硒氧化铋的化学气相沉积法，并进行了生长机理的讨论，以及场效应晶体管和光电探测的表征。工作具有较强的创新性。

非厄米的引入扩展了传统厄米量子系统中的概念并诱导出许多新奇的物理现象，比如非厄米系统所独有的非厄米趋肤效应，这使得对非厄米量子模型的模拟成为大家关注的热点。相比于量子平台，经典系统具有成本低廉、技术成熟、室温条件等优势，而其中的经典电路系统则更加灵活，原则上可以模拟任意维度、任意格点间跃迁、任意边界条件下的量子紧束缚模型，已经成为模拟量子物态的有力平台。本文利用经典电路通过SPICE成功模拟了一个重要的非厄米量子模型——非互易Aubry-André 模型——的稳态性质，此模型同时具有非互易的格点跃迁和准周期的格点在位势。以此为例，详细介绍了如何建立经典电路的拉普拉辛形式与量子紧束缚模型哈密顿矩阵在不同边界条件下的映射，尤其是如何利用电流型负阻抗变换器构建模型的非互易性。然后，根据电路的格林函数，通过AC电流驱动并测量电压响应的方式，用SPICE模拟了周期边界条件下的复能谱和相应的能谱缠绕数，以及开边界条件下的趋肤与局域模式的竞争。其中，为了使电路的响应不发散，本文还解析地给出辅助元件的设置原则。结果显示，SPICE模拟与理论计算很好地符合，为进一步的实验实现提供了详细的指导。由于本文电路设计与测量方案的普适性，原则上可以直接应用于其他非厄米量子模型的电路模拟。

图3 (a)，(b)由SPICE模拟得到的电压响应(已经归一化)在节点上的分布；(c)，(d)分别为由图(a)和 (b)中的电压分布计算的IPR，其中菱形为模拟值，虚线为理论值，箭头指的是最小模拟值，虚线标出的是理论相变值。

本文构建了模拟非互易 AA 模型的经典电路，模拟了非互易 AA 模型的重要稳态性质，包括周期边界下体现系统非厄米拓扑性质的复能谱和能谱缠绕数，以及开边界下非厄米趋肤效应与准无序局域化的竞争。非厄米(非互易)AA模型是研究非厄米趋肤效应与准无序局域化的竞争的一个基本模型,对这个模型构造电路对进行相关的实验研究具有重要的参考借鉴作用,为进一步的实验实现提供了具体的指导方案。

鉴于“摩尔定律”已经逼近极限，众多替代传统计算的方法被提出，其中量子计算是最受关注和研究最广泛的一种。由于量子体系的不可封闭性，外界大量不可控的因素会导致量子耗散和退相干，为了尽可能避免量子叠加态的退相干，制备具有鲁棒性的量子比特成为了关键环节之一。马约拉纳零能模是拓扑和超导复合体系中涌现的准粒子，具有非阿贝尔统计性质，它的时空编织受到非局域的拓扑性质保护，因此，以马约拉纳零能模构造的拓扑量子比特对量子退相干具有天然的鲁棒性。虽然经过全球范围内各个实验组艰苦卓绝的探求，目前关于马约拉纳零能模的实验验证仍然扑朔迷离。本文回顾了量子计算的发展历程和主要的技术手段，重点介绍了拓扑超导态/体的理论、可观测的实验现象、以及最新的实验研究进展，并对此做出了分析和评述。最后对拓扑超导态/体在量子计算领域的应用前景进行了展望。

图1 经典比特(左)和量子比特(右)图示。量子比特可以代表|0⟩⟩态和|1⟩⟩态的叠加态。

论文详细介绍了拓扑超导体和Majorana费米子相关的理论和实验的原理以及进展，这是量子计算和凝聚态物理领域的热点，能够引起广泛的兴趣。

图1 通过非对称结构级联三个四波混频过程产生四模纠缠态的示意图。

目前构造连续变量簇态的方法其实很多，但都有限制，比如：纠缠模数增加导致的复杂性上升、产生的光束不易空间分离等等。本文提出一种基于级联四波混频过程产生四模纠缠态的方法，后经过优化算法处理重构了多模簇态，最后还衡量了簇态的稳定性，为实现簇态提供了一种新颖方法。文章理论研究内容丰富，数据讨论具体详细。

量子计算机在解决某些复杂问题方面具有经典计算机无法比拟的优势。实现大规模量子计算需建立具有通用性、可扩展性和容错性的硬件平台。连续变量光学系统具有独特的优势，是实现大规模量子计算的一种可行途径，近年来受到了广泛关注。基于测量的连续变量量子计算通过对大规模高斯簇态(cluster态)的测量和测量结果的前馈来实现计算，为实现量子计算提供了一条可行的途径。量子纠错是量子计算和量子通信中保护量子信息的重要环节。本文简要介绍了基于cluster态的单向量子计算、基于光学薛定谔猫态的量子计算和连续变量量子纠错的基本原理和研究进展，并讨论了连续变量量子计算面临的问题和挑战。

图3 多组份cluster态示意图 (a) 四组份线性cluster态；(b) 二维cluster态；(c) 三维cluster态。

量子纠错是量子计算和量子通信中保护量子信息的重要环节。实现大规模量子计算需建立具有通用性、可扩展性和容错性的硬件平台。连续变量光学系统具有优势，是实现大规模量子计算的一种可能途径。本文的综述介绍有利于帮助有关研究人员了解相关状况和进展。

随着微纳电子器件热功率密度的迅速增长，控制其温度已成为电子信息产业发展和应用的迫切需求。研发高性能热界面材料是热管理关键问题之一。由于高导热特性，石墨烯基复合热界面材料成为研究热点。从原子尺度深入理解复合体系中声子输运机理，有助于提升复合体系导热性能。本文从石墨烯内热阻和和复合体系界面热阻两方面介绍和讨论石墨烯复合体系导热的研究进展、导热机制以及调控方式。最后对该方向研究成果和发展趋势进行总结和展望。

图2 (a) 石墨烯基复合体系中石墨烯面内振动(黑色箭头)和面外振动(红色箭头)；(b) 复合体系中石墨烯内非平衡声子群温度；(c) 复合体系中界面石墨烯的面内振动(黑色箭头)和面外振动(红色箭头)；(d) 界面石墨烯的非平衡声子温度。

该研究对石墨烯基复合热界面材料导热性能进行了综述介绍。研究内容充实，全面深入，对于实际界面，alloy layer、dislocation、strain field都很重要。

流行性病毒严重影响着人类健康和社会正常运行，因此有效杀灭病毒变得尤为重要。本文对热电空气消毒系统的传热性能进行研究，该系统利用半导体热片具有冷热两端的特点，可以实现对空气加热（可用于消毒）与冷却降温至舒适温度。测量结果显示流入系统的空气首先被升至80℃进行消毒，之后被冷却降温至35℃。该系统总的能量利用率最高可达1.2。此外，结合测量结果和数值计算，本文分析了热电片级数、输入功率、空气流量以及边界保温等参数对系统传热性能和能量利用率的影响。该系统在公共卫生、医疗、和家庭等空气消毒领域具有应用潜力.实际消毒效果需要结合医学应用进一步研究。

图9  绝热边界与实际比较 (a)耗功比较；(b)换热量和COP*比较

本工作利用半导体热电帕尔贴效应，设计并实验测试了一种热电加热与冷却一体式空气消毒系统，可满足加热空气消毒并冷却降温供人呼吸的需求。研究了消毒系统半导体热电片数量、输入功率、空气流量、保温层厚度等参数对消毒系统温度和能量利用率的影响，具有较强的创新性。

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能成为了目前研究热点，但是目前广泛采用的钙钛矿多晶离子晶体薄膜多是基于溶液处理工艺制备的，这不可避免地会在薄膜结晶过程中产生高密度缺陷，其中包括点缺陷和扩展缺陷，又可分为浅能级缺陷和深能级缺陷两类。多种类型的缺陷是导致器件内部发生严重非辐射复合的主要原因，进而限制太阳能电池器件光伏特性和稳定性的提升。本文综述了钙钛矿晶体薄膜缺陷钝化策略的最新进展，具体包括路易斯酸、路易斯碱、阴阳离子和宽带隙表面修饰策略，并详细阐述了多种策略对钙钛矿表/界面缺陷的调控机理钝化效果。同时探讨了晶体缺陷与器件稳定性的内在联系，并对未来研究中缺陷钝化策略的可行性方案进行了展望。

图1 (a)三维钙钛矿结构示意图；(b)双钙钛矿结构示意图，其中两种二价金属M²⁺(Ge²⁺，Sn²⁺，Pb²⁺等)被单价M⁺ (Na⁺，K⁺，Rb⁺，Cu⁺，Ag⁺等)和三价的金属M³⁺ (Sb³⁺，Bi³⁺等)组合取代；(c)二维钙钛矿结构示意图；(d)正置型PSCs结构示意图；(e)倒置型PSCs结构示意图。

本文主要介绍了钙钛矿太阳能电池中活性层中缺陷的形成和钝化，在钙钛矿太阳能电池领域对缺陷的钝化是很重要的研究方向。作者比较详尽的对该领域的发展做出总结，对领域的研究具有借鉴以及指导意义。

针对太赫兹超导探测器的测试需求，开发了可用于低温环境的太赫兹标准黑体辐射源。采用太赫兹时域光谱系统，提取了伯克利黑体材料的介电常数，并测试了它的反射系数。另外，设计了圆锥形结构的黑体辐射源，仿真结果表明它具有较低的反射率。在此基础上，制备了装载于稀释制冷机中的黑体辐射源，通过控制温度实现对黑体源辐射功率的调谐。这一黑体辐射源能够满足太赫兹超导探测器的定标需求，并将有助于高灵敏太赫兹辐射计的开发和应用。

图5 (a) 制备的黑体辐射源照片；(b) 200—500 GHz黑体辐射功率随温度的变化关系。

本文针对可用于超低温制冷环境的太赫兹黑体辐射源应用需求，开展了设计、制备和测试的完整研究，具有重要的应用价值。

分子激光冷却与磁光囚禁在超越标准模型的新物理与新机制探索、超冷化学与冷分子碰撞等诸多领域中有着广泛的应用前景。CaH分子的某些态之间具有高度对角化的弗兰克-康登因子，因此早在2004年就被提出作为激光冷却与磁光囚禁的候选分子之一。利用速率方程并考虑双频效应的影响，本文计算了A₂Π_1/2←X₂Σ⁺与B₂Σ⁺←X₂Σ⁺跃迁中CaH分子磁光阱内阻尼力和囚禁力的大小，分析了四频率组分和多频率组分激光设置下CaH分子磁光囚禁时的冷却和囚禁效果。结果发现，A₂Π_1/2←X₂Σ⁺跃迁中，CaH分子在多频率组分激光设置下可获得更大的阻尼力和囚禁力，从而有利于实现CaH分子磁光阱。以上工作不仅证明了CaH分子磁光囚禁的可行性以及为实验探索提供了必要的理论支持，同时也为超冷分子碰撞、极性冷分子BEC、基于极性冷分子的精密测量物理(如电子电偶极矩精密测量)等奠定了重要的研究基础。

图4 不同偏振组态下的加速度与(a)速度和(b)位移的关系图。其中激光功率均为150 mW，失谐为–2Γ。不同激光功率下的加速度与(c)速度和(d)位移关系图。其中频率组分的偏振组态为(–+++)，失谐为–2Γ。不同失谐量下的加速度与(e)速度和(f)位移关系图。其中激光功率均为150 mW，频率组分的偏振组态为(–+++)。

该论文作为一篇理论文章，报道了作者研究组在CaH分子磁光囚禁基本模型构建方面的工作，通过三维速率方程模拟计算了CaH分子在不同基态-激发态跃迁的囚禁力和阻尼力，据此提出了增强冷却、囚禁效果的激光及频率设置方案。该工作理论翔实，数据结果对于实验有很好的指导意义。

多模量子关联与纠缠在基础科学研究以及量子信息处理、量子通信等领域有着重要作用。本文基于热铷原子系综中的四波混频过程，通过构建具有空间结构的锥形泵浦光和锥形探针光，在实验上产生具有量子关联的锥形探针光和锥形共轭光，并测量到量子关联光束之间的强度差压缩约–2.6dB。通过改变单光子失谐、双光子失谐、泵浦光功率和铷原子池温度等实验参数，研究量子关联光束之间的强度差噪声随实验参数的变化关系。除此之外，通过“整体衰减法”和“局部切割法”对量子关联光束进行不同方式的处理，不仅实验测量了量子关联随透射率的变化关系，而且深入研究了量子关联的多模特性。本文的实验结果在量子信息处理以及量子通信领域有着潜在的应用价值。

图1 利用锥形泵浦光和锥形探针光产生和测量多模量子关联的实验系统。

作者基于热铷原子系综中的四波混频过程，利用锥形泵浦光和锥形探针光，实验产生了锥形共轭光，并测量到锥形探针光和其共轭光之间的强度差低于散粒噪声极限，显示出二者之间具有量子关联。同时作者也研究了关联程度与原子池温度，单光子失谐等实验参数之间的关系，也通过两种方法证明关联之间的多模特性。总体来说，实验数据翔实可靠，研究结果对制备量子关联光场具有参考价值。

热电器件微型化对组成热电元件的界面性能提出了更高要求，获得低的界面接触电阻率和高的界面结合强度的异质结合界面，是成功制备高性能、高可靠性Bi₂Te₃基微型热电器件的前提条件。本研究采用酸洗方法对Bi_0.4Sb_1.6Te₃材料进行表面修饰，实现了Bi_0.4Sb_1.6Te₃/Ni热电元件界面性能的协同优化。酸洗过程有效调控了Bi_0.4Sb_1.6Te₃材料的表面功函数，显著降低了Ni层与Bi_0.4Sb_1.6Te₃材料间的接触势垒，从未酸洗处理的0.22 eV降至0.02 eV，势垒的降低使界面接触电阻率从未酸洗处理的14.2 μΩ·cm²大幅降至0.22 μΩ·cm²。此外，酸洗过程还能有效调控基体表面粗糙度，在基体表面形成2—5 μm的V型凹坑，产生钉扎效应，极大地增强了材料表面与Ni层的物理结合，与约50 nm厚Ni/Bi_0.4Sb_1.6Te₃界面扩散反应区形成的冶金结合共同作用，使界面结合强度从未酸洗处理的7.14 MPa大幅增至22.34 MPa。这种优异的界面性能在微型热电器件中得到了进一步证实，采用该工艺处理后热电元件制备的4.7 × 4.9 mm²微型热电器件，在热面温度300 K下的最大制冷温差达到56.5 K，在10 K温差下最大输出功率达到882 μW。该研究为实现界面性能的协同优化提供了一种新策略，并为微型热电器件的性能优化开辟了新途径。

图1 不同酸洗时间后的材料表面3D形貌及面粗糙度S_a。

该研究工作采用表面修饰协同优化了Bi_0.4Sb_1.6Te₃/Ni热电元件的界面性能，并揭示了界面结合强度提升和界面接触电阻率下降的内在机制。此外，该工作还通过实际器件进一步验证了界面性能带来的器件性能的提升。工作具有创新性，对于器件技术研究具有重要的参考价值。

引力波探测是一项重大国际前沿科技研究，对探索许多基础科学问题具有重大意义，然而引力波探测装置的建设面临着极大的技术挑战。山西大学提出利用废弃地下矿井，建设臂长为10 km、灵敏度达10^–24 Hz^–1/2的地基引力波探测装置的建设计划。理论上，等臂迈克尔逊干涉仪的灵敏度不受光源噪声的限制。但是实际的激光干涉仪受臂腔线宽差异、腔镜反射率差异、腔镜质量差异、腔内功率差异等因素限制，灵敏度依赖于激光源的指标。本文定量分析了激光源指标参数对干涉仪灵敏度的影响，并从地基引力波探测装置的设计灵敏度出发，对激光源的波长、振幅噪声、频率噪声、光束指向噪声和基模纯度提出具体要求。该分析为建设我国的地基引力波探测装置(预期灵敏度达国际上第三代探测器水平)奠定了激光源噪声分析和干涉仪指标分解等方面的坚实基础。

图3 激光源振幅噪声耦合传递函数图 (a) DARM偏移、辐射压力差异和对比度缺陷引起的振幅噪声耦合；(b) 辐射压力差异引起的振幅噪声耦合。

本文基于山西大学提出的臂长10公里的地下激光干涉引力波探测方案，从激光频率，噪声分析，装置结构的内禀属性等分折的基础上，提出了灵敏度达10^-24的研究目标，这对于我国未来开展激光干涉引力波探测装置的前期研究，是一个很有意义的研究。