介质电容器具有充放电速率快、低损耗以及柔性易加工等优点，广泛应用于电子电力系统中的关键储能器件，但介质电容器储能密度较低，难以适用于现阶段电气工程更高的应用需求，聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物因具有较高的介电常数与较高的击穿强度得到广泛关注，本文着重介绍了以PVDF为基体的储能复合材料，归纳和讨论包括介电常数、击穿强度和充放电效率3个提高储能密度的机理及其优化策略。最后对高储能PVDF基复合材料现阶段存在的问题以及将来所需要研究的重点进行总结与展望。

图9 (a) PVDF/ P(VDF-TrFE-CFE)共混膜的储能密度与充放电效率；(b)不同钛酸锶钡含量下单层膜与3层膜介电损耗；(c) TNF介电损耗降低示意图。

本文基于目前的研究热点，针对高储能密度聚偏氟乙烯基复合电介质，从材料储能特性优化策略出发，归纳和讨论了包括介电常数、击穿强度和充放电效率三个提高储能密度的机理及其优化方法，论文逻辑清晰，角度新颖。

交换偏置效应影响磁敏传感器中的关键性能参数。在外加磁场辅助下，本文提出一种电流产生的焦耳热调控交换偏置效应的研究方法。通过该方法，系统调控了反转型垂直纳米多层膜结构(Co/Pt)_n/Co/IrMn(简称垂直多层膜结构，n+1是Co层周期数)的面内交换偏置效应，不仅连续改变了交换偏置场H_eb大小，而且实现了H_eb的翻转。在垂直多层膜结构中，如果固定外加磁场H_p (脉冲电流I_DC)后连续改变I_DC (H_p)的大小可以连续调控H_eb的数值；如果固定H_p(I_DC)后同时改变I_DC(H_p)的大小和方向，则在较大I_DC时可实现H_eb的翻转。结果表明，该方法可以用来原位调控磁敏传感器的线性磁场范围和灵敏度等关键性能参数，对磁敏传感器的优化研究具有重要的借鉴意义。

图1 (a)条状结构示意图(脉冲电流I_DC和面内磁场H 见图中标识)；(b)和(c)垂直多层膜结构在初始态和大I_DC施加后的各磁性层磁矩分布示意图

本文系统地研究了电流热效应对(Co/Pt)n/Co/IrMn垂直多层膜结构中交换偏置作用的影响，创新性地提出一种利用焦耳热实现面内交换偏置场翻转的方法，为基于反铁磁结构的薄膜材料器件化应用提供了一种思路。

全球气候变化与南极臭氧空洞的形成促使人们关注大气臭氧含量的变化。臭氧通常通过天底卫星实现全球连续观测，进而获得全球柱浓度，但随着对臭氧的深入研究，全球臭氧分层观测问题也随之出现。本文将加权乘代数算法与辐射传输模型SCIATRAN相结合，采用2011年Chappuis-Wulf 波段的SCIAMACHY临边辐射数据，反演出15—40 km高度之间的平流层臭氧廓线，解决了全球臭氧分层观测问题。在全球臭氧分层图中，观测到全球臭氧传输从低纬度地区的形成上升到中高纬度地区的消耗下降的整个过程，这与布鲁尔-多布森环流直接相关。在9—10月南极臭氧空洞最严重时期，南极极地环流对臭氧传输的阻碍作用明显，极地环流出现“透明墙”效果。一方面赤道臭氧难以传输至南极地区进行补充，另一方面南极地区上空存在的臭氧消耗物质滞留导致臭氧消耗加速，低补充和高消耗共同造成南极臭氧空洞。全球臭氧分层观测为全球臭氧研究提供了新的视角，将会促进人们对臭氧形成、传输以及消耗过程的研究。

图9  平流层2011年臭氧分布图　(a) 1月；(b) 4月；(c) 7月；(d) 10月

文章采用加权乘代数算法与辐射传输模型，利用SCIAMACHY临边辐射数据，反演15至40公里高度之间的平流层臭氧廓线，解决了全球臭氧分层观测问题。揭示了全球臭氧传输从低纬度地区的形成上升到中高纬度地区的消耗下降过程，与布鲁尔-多布森环流直接相关。在9月至10月南极臭氧空洞最严重时期，南极极地环流对臭氧传输的阻碍作用明显，极地环流出现“透明墙”效果，为全球臭氧研究提供了新的视角。

负微分热阻效应是指在一个热输运系统中增大热流驱动力热流反倒减小的现象。理解和控制非平衡热输运系统中的负微分热阻效应，并利用其设计制造新功能热器件是科学技术的前沿挑战，有着重要的理论意义和应用前景。相对晶格模型中的负微分热阻研究而言，流体模型中的负微分热阻性质还亟待认知。本文选用由多粒子碰撞动力学描述的二维气体模型为研究对象，理论证明了热库对气体粒子运动的约束是诱导负微分热阻的一个新机制，并通过非平衡分子动力学方法揭示了该机制仅适用于弱相互作用的小尺寸系统。这些结果为气体模型能表现出负微分热阻现象提供了微观机制的支持，同时也为开发新的应用提供了新思路。

图2  不同时间间隔τ下，热流J与温差ΔT 的函数关系。红色曲线为(12)式给出的解析结果，符号数据点是系统尺寸L=64时的数值结果。黑色点虚线是出现负微分热阻现象的参考线

本文以二维气体为研究对象，采用多粒子碰撞动力学的方法研究二维系统负微分热阻现象，发现热库对气体粒子运动的约束可能是诱导出现负微分热阻的因素，并表明这一机制只适用于弱相互作用的小系统。相关研究对于研究低维系统出现负微分热阻微观机制，有促进作用。

近年来，CH(NH₂)₂PbI₃(FAPbI₃)由于其带隙接近理想值而受到了广泛关注，成为钙钛矿太阳能电池中最具吸引力的光电功能材料。然而由碘甲脒 (FAI) 和碘化铅 (PbI₂)作为前驱体制备的传统钙钛矿层化学计量比不精准，缺陷密度大，稳定性差且结晶度较低，导致钙钛矿太阳能电池性能很难进一步提高。本文采用FAPbI₃单晶制备的钙钛矿薄膜具有高结晶度，高稳定性，精确的化学计量比和低缺陷密度。单晶钙钛矿薄膜的晶粒尺寸大，晶界少，导致晶界处缺陷较少，提高了钙钛矿太阳能电池的短路电流密度(J_SC)和开路电压(V_OC)，使其光电转换效率有了大幅度的提高。本文为制备高稳定性、高结晶度和低缺陷密度的钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略。

图3  FAPbI₃单晶、晶体粉末和有机卤化物盐钙钛矿作为前驱体制备的钙钛矿薄膜的稳态 PL光谱(a)和瞬态(TRPL)光谱(b)；(c)FAPbI₃单晶、晶体粉末和有机卤化物盐制备的钙钛矿薄膜的平均寿命统计；(d)FTO/TiO₂ ETL/钙钛矿/PCBM/Ag 结构的纯电子器空间电荷限制电流(SCLC)；(e)FAPbI₃单晶、晶体粉末和有机卤化物盐制备的器件的暗电流密度-电压(J-V)特性；(f)FAPbI₃单晶、晶体粉末和有机卤化物盐制备的器件的电化学阻抗谱(EIS)。

作者采用 FAPbI₃ 单晶钙钛矿组成的前驱体溶液制备了具有高结晶度，高稳定性和较小的缺陷密度钙钛矿薄膜，与晶体粉末和有机卤化物盐作为前驱体制备的薄膜相比，其光电转换性能得到了较大的提高，本文为制备高稳定性，高结晶度和低缺陷密度的钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略。

串联耦合三量子点(serial triple quantum dots，STQD)体系在近十年来受到人们的广泛关注，这不仅是提高量子点集成度的一个必然过程，更重要的是可以利用STQD中一些特定的电荷占据态来实现自旋量子比特的快速全电学调控。本文运用常相互作用模型，导出了与外部可观测物理量相关的STQD电化学势，借助数值模拟计算得到STQD在不同中间栅电压下的线性输运二维电荷稳态图(简称二维稳态图)，着重研究STQD的各种电荷占据态之间的能量简并点(简称能量简并点)，结合实验将STQD中的能量简并点归纳为三种类型，对这些能量简并点的深入理解可以指导实验高效地寻找STQD体系中适合量子计算的工作区。

图3 在中间量子点栅压V_β = 0.0106 V时的STQD的二维稳态图。其中红色线、蓝色线和黑色线分别代表了量子点A，B，C 的充电线；黄色线、紫色线以及绿色线分别代表了电荷在量子点A和B、量子点B 和C 以及量子点A 和C 之间的电荷重分布线；灰色线代表了STQD点独有的输运过程。

本文对三量子点体系进行了电荷稳态性质的研究。通过运用常相互作用模型，导出了与外部可观测物理量相关的外部可观测物理量相关的STQD电化学势，借助数值模拟计算得到STQD在不同中间栅电压线性输运二维电荷稳态图，清晰地展示了系统中多种能量简并点，为进一步深入研究该体系的量子输运性质及量子计算功能提供了一些参考。

本文对波长调制光谱(WMS)技术进行了改进，并以其为基础测量了高吸收度的甲烷气体。WMS常被用于气体浓度测量，其依赖于二次谐波幅值与气体浓度之间的线性关系，但是传统的WMS技术只适用于气体吸收度远小于1的情况，这是因为在传统WMS理论的推导中，需要对朗伯比尔定律进行一阶近似，而一阶近似仅在低吸收度下成立，所以在高吸收度下二次谐波与气体浓度的线性关系不成立。在本文的改进方案中，不需要对朗伯比尔定律做任何近似处理。将激光分为测量光与参考光两路，测量光被待测气体充分吸收后由光电探测器收集光强信号，参考光的光强信号不被吸收直接由另一个光电探测器直接探测，两个光电探测器的输出信号经模数转换后传输至上位机，上位机对两路信号均先取自然对数，然后根据参考信号确定二次谐波的解调相位，这样解调出来的二次谐波信号即使在高吸收度下也与气体的浓度保持线性关系。本文介绍了传统WMS理论与改进后的WMS理论，并分别测量了一系列浓度梯度的甲烷气体，对比了传统WMS和改进WMS的实验结果，证实了在高吸收度下，传统WMS理论中的线性不再成立，但改进的WMS仍能保证二次谐波与甲烷浓度之间的线性关系，验证了改进方案的优势；最后通过艾伦标准差分析，得到该甲烷测量系统在平均时间103.6 s时稳定性达到最优，对应的艾伦标准差为26.62×10^–9分之一体积。

图2  基于WMS技术测量甲烷气体的实验装置示意图

本文针对高吸收度甲烷气体测量的需求，对传统的WMS进行改进，以改变WMS的理论基础朗伯比尔定律的非线性项为切入点进行理论改进，然后以双光路技术实现了这种改进的理论，是一种创新的理论思路，并在此基础上进行了实际的实验验证。该研究工作具有一定创新性和重要的应用价值。