过渡金属硫化物单层具有直接带隙，可产生较强的光致发光，这一特殊的性质使其在光电器件、光电探测等领域具有广泛的应用前景。由于只有原子级别的厚度以及存在激子的非辐射复合，其光致发光效率仍有待提高。本文设计了一种金膜-二氧化钛光栅-过渡金属硫化物单层组合结构，可大幅提升过渡金属硫化物单层光致发光效率。利用Purcell效应对自发辐射速率进行控制，得到峰值为3.4倍的发光增强。研究了单层二硫化钨以及单层二硒化钨在设计结构上的光致发光信号，通过实验证实了过渡金属硫化物单层与亚波长光栅耦合结构中光致发光增强的可行性，为二维材料在光电器件中的应用提供了一个新思路。

图1  (a) 探测样品光致发光信号示意图；(b) 光栅SEM图像(插图为局部放大图)；(c) 样品光学显微镜图像；(d) 样品暗场图像；(e) 光栅反射谱；(f)光栅散射谱

该研究工作通过精确设计金膜-二氧化钛光栅-过渡金属硫化物单层组合结构，研究提升单层二硫化钨和单层二硒化钨光致发光效率的可行性。文章揭示出：1）在400 mW泵浦功率下，单层二硫化钨的发光峰值增强了3.4倍；2）通过FDTD模拟和激子寿命测量，证实了二氧化钛光栅的调制作用；3）进一步指出单层二硒化钨光致发光效率的增强来自与光栅增强的光吸收。该实验工作证实了过渡金属硫化物单层与亚波长光栅耦合结构中光致发光增强的可行性，为二维材料在光电器件中的应用提供了一个新思路。

纳米尺度热物理中的诸多新现象、新机制与声子弱耦合存在密切关联。本文介绍了声子弱耦合机制，以及相关的物理现象：低维体系中热导率的尺寸效应、声子双温度现象和范德瓦耳斯堆叠界面的高热阻等。同时概述了近年国内外学者对于这些新颖物理现象的前沿研究成果。对声子弱耦合目前面临的问题，例如理论模型如何加入声子波动性等，进行了简要讨论和展望。

图1  与声子弱耦合紧密相关的多个低维纳米尺度导热的新物理现象

作者系统地综述了声子弱耦合现象产生的原因，以及和弱耦合相关的物理现象，并对声子弱耦合目前面临的问题进行了评述和展望，文章内容重要并且及时。

高保真度的多离子纠缠和量子逻辑门是离子阱量子计算的基础。在现有的方案中，Mølmer-Sørensen 门是比较成熟的实现多离子纠缠和量子逻辑门的实验方案。近年来，还出现了通过设计超快激光脉冲序列，在Lamb-Dicke区域以外实现超快量子纠缠和量子逻辑门的方案。这些方案均借助离子链这一多体量子系统的声子能级来耦合离子之间的自旋状态，并且均通过调制激光脉冲或设计合适的脉冲序列解耦多运动模式，来提高纠缠门的保真度。本文从理论和实验层面分析了这些多体量子纠缠和量子逻辑门操作的关键技术，揭示了离子阱中利用激光场驱动离子链运动态，通过非平衡过程中的非线性相互作用，来实现量子逻辑门的基本物理过程。

图1  两离子在阱中的振动模式  (a) 质心模；(b) 呼吸模

离子阱系统是实现量子计算和量子模拟的主要实验平台之一。该论文从理论和实验层面对多体量子纠缠和量子逻辑门操作的核心技术进行了回顾， 用综述的形式揭示了离子阱系统中利用激光驱动离子链运动态，通过非平衡过程中的非线性相互作用来实现量子逻辑门的基本物理过程。表述清晰、结构合理、行文流畅。

本文把同分异构体3,3'-Di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl (mCBP)和4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP)作为给体，PO-T2T作为受体，以质量比1∶1制备了两种激基复合物器件，并在不同温度和偏压下测量了器件的发光磁效应(magneto-electroluminescence，MEL)。发现室温下mCBP为给体的器件，其MEL的低磁场部分表现出反向系间窜越(reverse intersystem crossing，RISC)过程，降温时该RISC转变为系间窜越(intersystem crossing，ISC)过程；而CBP为给体的器件则表现出ISC过程，且降温时ISC过程先减弱后增强。室温下两种器件MEL的高磁场部分都体现为三重态激子与电荷的猝灭，但在20 K下CBP为给体的器件还出现了三重态-三重态激子湮灭。两种完全相反的低磁场线型与mCBP和CBP不同的结构导致三重态激子能量的高低有关。低温下微观过程的改变是因为低温不利于RISC过程、ISC过程和能量损失等演化通道。此外，当mCBP:PO-T2T质量比从1∶4到1∶1再到4∶1时，器件中的RISC过程越来越强，这是由于器件更趋平衡有利于RISC过程的结果。当以两种激基复合物为主体掺入TBRb荧光客体材料，在mCBP:PO-T2T为主体的器件中得到了更高的外量子效率。本工作为制备高效率激基复合物发光器件提供了实验和理论参考。

图1  (a) 器件1和器件2的能级排布结构；(b) mCBP和CBP的化学分子结构；(c) mCBP，PO-T2T和mCBP:PO-T2T的归一化PL谱以及器件1的归一化EL谱；(d) CBP，PO-T2T和CBP:PO-T2T的归一化PL谱以及器件2的归一化EL谱

本文有助于深入理解激基复合物型OLEDs 中的激子能量失活的途径，为利用RISC 过程制备高效率发光器件提供了非常有意义的借鉴。

作为潜在的功能及结构材料，高熵非晶合金在凝聚态物理和力学领域引起广泛的研究兴趣。高熵非晶合金宏观力学性能与微观结构非均匀性之间的关联是当前重要的科学问题之一。本文选取非晶形成能力良好的Pd_42.5Cu₃₀Ni_7.5P₂₀非晶合金和Pd₂₀Pt₂₀Cu₂₀Ni₂₀P₂₀高熵非晶合金作为模型体系，借助于动态弛豫行为及应力松弛实验建立了温度和物理时效对非晶合金高温变形机制与微观结构非均匀性之间的关联。研究结果表明Pd基非晶合金表现出“肩膀峰”β弛豫形式。玻璃转变温度以下物理时效非晶合金体系原子移动性导致β弛豫肩膀峰往更高的温度迁移。在应力松弛过程中，由于高构型熵的引入降低吉布斯自由能，这是高熵非晶合金具有较高激活能的原因。高熵非晶合金更难被激活，需要突破更高的能量势垒。物理时效时间增加，高熵非晶合金流变单元更小，这也得益于多主元高熵非晶合金慢扩散效应。高熵非晶合金激活体积的改变在物理时效下应力松弛过程中的敏感性低于对应的非晶合金。

图1  Pd_42.5Cu₃₀Ni_7.5P₂₀非晶合金和 Pd₂₀Pt₂₀Cu₂₀Ni₂₀P₂₀高熵非晶合金拟合参数 (a) n，(b) V_a，(c) C_r随物理时效时间的演化

高熵非晶合金兼具非晶合金的结构特征和高熵合金的组分特征，尤其重要的是高熵非晶合金继承了传统非晶合金独特性能，如高弹性极限和强度、优异耐腐蚀性、超塑性成型能力、高硬度和耐磨性、优异的软磁性能以及良好的高温稳定性。然而，如何研究髙熵非晶合金的高构型熵和慢扩散效应对其物理和力学性能的影响，对于解释髙熵非晶合金的热力学/动力学性能具有重要研究意义。本文研究成果对于明晰髙熵效应对非晶合金力学行为的影响，进而深入了解髙熵非晶合金物理和力学性能的微观结构起源有较好的参考价值。

非线性、非平稳系统的预测是一个具有重要科学意义的研究课题。最近一些工作已将收敛交叉映射算法(convergent cross mapping，CCM)用于检验变量之间的因果关系，由于在CCM算法中，相空间中相互靠近的点在时间上具有相似的发展趋势和运动轨迹，因此该方法可以尝试应用于非线性、非平稳系统的预测试验研究中。鉴于此，本文将CCM算法分别应用于Lorenz系统和实际气候时间序列的预测中，并检测不同相空间重构方法对预测效果的影响。主要结果如下：1)不论是理想Lorenz模型还是实际气候序列，对于单变量、多变量和多视角嵌入法3种重构相空间方法而言，多视角嵌入法对变量的预测效果最好，表明对于给定长度的时间序列，重构相空间中包含的信息越多，其预测能力越强；2)将NAM (northern hemisphere annular mode)加入SAT (surface air temperature)的重构相空间中可以改善SAT的预测效果。在使用单变量、多变量和多视角嵌入法进行预测时，利用复杂系统中变量中共有信息的特性，在时间序列长度一定的情况下，可以利用动力系统的复杂性来增加系统内的信息。基于因果检验的预测建模方法，通过挖掘数据中定量信息的提取，对非线性、非平稳系统预测技巧的改进提供了一个新颖的思路。

图1  最佳嵌入维数E的选取

考虑了因果关系的预测研究是非常值得尝试的，也是当前研究的热点之一。本文作者考虑结合因果检验的非线性系统预测研究，是一项非常有意义的尝试，对非线性时间序列预测具有重要的参考价值。

全球性气候变暖的持续使极地科学成为国际科研热点。极地声学技术研究在近年国内学者的努力下取得了长足进展，但在基础理论研究方面还有很多需要攻坚的难题。极地冰声传播受弹性波导影响严重，特殊的材料物理特性、复杂的边界条件以及极端恶劣的环境均给相关研究推进带来挑战。针对冰声波导模型精细化构建难题，本文从海冰物理特性概述、冰声传播理论模型构建、冰声传播特征方程数值求解以及冰声参数评估与选取四个方向出发，回顾并梳理了极地海冰声波导建模关键技术的发展历程与研究现状，分析了国内外冰声传播研究进展，讨论并展望了冰声波导建模技术的未来研究重点以及其在极地开发中的应用潜力，以期为后续极地声学理论与应用研究的开展提供有益参考。

图1  局部峰值法(⋅)与谱方法(*)绘制浮冰频散曲线对比图

同行评价

极地声学研究有着重要的国家战略需求，十分重要。文章较为系统地总结了当前国内外有关海冰相关的声学研究现状，具有很好的参考价值。

具有单(纯)色上转换荧光发射特性的发光材料，有望在三维显示、照明、生物成像、促进植物生长以及提高太阳能电池光电转换效率等领域得到应用，受到研究人员的广泛关注。本研究通过玻璃热处理析晶的方法，在稀土离子Yb³⁺/Er³⁺共掺的氟硅酸盐玻璃中原位生长出了钙钛矿型的KMnF₃氟化物纳米晶体，并观测到了显著增强的高单色性上转换红色发光。采用具有高分辨率的透射电子显微测试分析技术和第一性原理计算相结合，研究了稀土离子在KMnF₃纳米晶复合微晶玻璃中的掺杂机制，并讨论了稀土离子微观分布和能量传递效应对其上转换发光性能的影响。实验结果表明：稀土离子将通过优先取代KMnF₃晶体中K⁺格位的方式选择性富集在具有低声子能量的氟化物纳米晶体中，并由此获得显著增强的上转换发光强度。

图1  (a) 前驱体玻璃PG和微晶玻璃GC样品以及KMnF₃晶体(PDF#17-0116)的X射线衍射图；微晶玻璃样品的 (b) 暗场和 (c) 高分辨TEM图像；(d) 高角环形暗场电镜图像；能量仪测试GC样品中稀土离子 (e) Er和 (f) Yb分布。不同颜色的深度与元素的浓度正相关

论文通过玻璃热处理析晶的方法，在稀土离子Yb³⁺/Er³⁺共掺的氟硅酸盐玻璃中原位合成KMnF₃纳米晶体，并观测到了单色上转换红色发光。作者首次采用具有高分辨率的透射电子显微测试分析技术和第一性原理计算相结合，研究了稀土离子在KMnF₃纳米晶复合微晶玻璃中的掺杂机制，并讨论了稀土离子微观分布和能量传递效应对其上转换发光性能的影响。本论文的研究方法和结果可信，有较好的创新性。

超宽禁带半导体金刚石材料在高温、高压电路中具有重要的应用潜力。本研究采用微波等离子体化学气相沉积生长的单晶金刚石衬底制备了原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)的Al₂O₃栅介质的氢终端金刚石金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)器件，并与负载电阻互连，成功制备了金刚石反相器。4 μm栅长的氢终端金刚石器件实现了最大113.4 mA/mm的输出饱和漏电流，器件开关比高达10⁹，并在不同负载电阻条件下均成功测得金刚石反相器的电压反转特性，反相器的最大增益为10。

图1  不同负载电阻的逻辑反相器的电压传输特性

本文在前期基于氧化铝栅介质的氢终端金刚石 MOSFET 器件基础上，通过连接负载电阻，实现了金刚石反相器功能，使得国内金刚石电子器件向集成电路迈进了一步。

《物理学报》2022年第8期全文链接：