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近日，北京邮电大学理学院唐为华教授和吴真平副教授带领的研究团队通过磁控溅射沉积法在柔性衬底上大面积生长非晶氧化镓薄膜，并对此薄膜的生长机理和表面结构进行了深入的研究，并基于其优异的光电性能制备了稳定的柔性日盲光电探测器。 文章介绍 Flexible and High Stable Solar-blind photodetector Based on Room-Temperature Synthesis Amorphous Ga2O3 Film Shuya Xiao （肖舒雅）; Yin Deng （邓寅）; Zhiyang Chen （陈之阳）; Yuehui Wang （王月晖）; Jie Yu （余杰）; Weihua Tang （唐为华）and Zhenping Wu （吴真平） 通讯作者： 吴真平 北京邮电大学 该研究工作采用磁控溅射的方法在PEN柔性衬底上沉积了非晶氧化镓薄膜，该薄膜是在室温条件下制备的，具有简单的制备方法和低廉的制备成本。薄膜的AFM和SEM测试发现，非晶氧化镓薄膜表面平整并致密的覆盖在PEN衬底上，表面粗糙度约为1.4 nm。同时对薄膜材料的成分进行了表征，根据XPS测试得出薄膜中Ga/O比值接近1.5。通过在非晶薄膜上制备Au/Ti叉指电极，并测试其日盲光电探测性能。制备的探测器在日盲波段表现出明显的光电响应，最高的光暗比、响应度、探测灵敏度（分别为10^5，3.7 mA/W，1.14×10^12 Jones），同时非晶氧化镓薄膜具有很好的机械柔韧特性，该柔性光电探测器在弯曲中能保持稳定的光电探测性能，其光电流和开关比等在弯曲过程中几乎保持不变。本研究为开发高性能柔性日盲探测器提供了新思路。 图1. 日盲光电探测器在非弯曲状态下的光电性能。 图2. 日盲光电探测器在不同弯曲状态下的光电性能。 研究背景 得益于臭氧层的吸收，波长小于280 nm的光子无法到达地球表面，这使得日盲紫外探测器可以不受太阳辐照的影响，能感知信号极弱的深紫外信号，在包括保密通信、生物传感、紫外成像和环境监测等诸多科学研究与国防领域都有十分重要的应用。近年来，随着对便携化可穿戴设备的需求，柔性日盲光电探测器的设计与制备受到了研究人员的广泛关注。氧化镓基材料在日盲光电器件中的应用已经有不少报道，但是，之前报道的此类器件大多基于高温结晶相的氧化镓材料。与结晶相材料相比，非晶氧化镓材料具有可弯曲、制备简单等一系列优点。因此，非晶氧化镓材料有望在未来柔性日盲光电探测器中得到广泛应用。 作者介绍 吴真平副教授担任北京邮电大学理学院副教授，博士生导师。目前研究方向为信息功能材料与器件，包括宽禁带半导体氧化镓薄膜的外延生长，晶相控制和物性研究，并探索其在探测传感、信息技术、功率器件等领域的应用。

本篇研究来自清华大学电机系张波教授和何金良教授带领的课题组，主要研究成果是： 证实了绝缘表面电荷簇的来源，发现了电荷簇与偶发直流沿面闪络的潜在关联关系。 引入粉尘吸附电荷的饱和曲线，证明了粉尘图样相变取决于粉尘吸附电荷的饱和程度，而非电荷在表面的本征分布。 利用有限元算法从理论上验证了粉尘图相变机理及其与表面电荷簇之间的关系。 为解释偶发性的直流沿面闪络提供了重要参考。 文章介绍 Charge cluster triggers unpredictable insulation surface flashover in pressurized SF6 Chuanyang Li（李传扬）, Yujie Zhu（朱雨杰）, Jun Hu（胡军）, Qi Li（李琦）, Bo Zhang（张波） and Jinliang He（何金良）   通讯作者： 张波 清华大学 何金良 清华大学   研究内容： 本文通过电荷粉尘法定性研究了GIL内部绝缘子表面电荷簇来源及其与沿面闪络之间的关系。 对施加直流电压后的盆式绝缘子采用粉尘图法，粉尘在表面电荷产生电场力作用下被极化，并自发集中于电荷附近形成斑图，如下图所示。 通过观察粉尘图样，我们发现电荷会在绝缘子表面积聚形成电荷簇，且电荷簇会随电压升高而形成实心斑点状（dot-shaped）及中空甜甜圈状（donut-shaped）的自组织结构。地电极表面设置针尖的对照实验结果表明，电荷簇的形成来自地电极局部毛刺导致的气体电离所释放的电荷，而非绝缘表面金属微粒局放或绝缘材料不均匀的结果。更有趣的是，我们发现随电压升高，电荷簇周围高场区会发生局放，形成随机分布的树杈状局放通道，该偶发过程缩短了电极之间有效绝缘距离，为进一步解释诱发直流沿面闪络提供了重要参考。试验结果如下图所示（a-c为自然形成电荷圈图样，d-f为针尖试验下电荷圈图样，g-i为闪络后电弧及电荷簇分布图）。 为进一步解释电荷簇相变机理，我们将粉尘简化为电容模型，通过引入粉尘吸附电荷的饱和曲线，建立了粉尘形态自组装物理模型。通过有限元仿真给出了斑点状到甜甜圈状斑图的形成机理及条件。粉尘受力，电荷饱和曲线，粉尘相变及其对应的电荷密度图如下图所示。 研究背景： 直流电压作用下的表面电荷积聚现象普遍存在于高压输配电设备绝缘系统、微电子器件等领域。表面电荷积聚导致的局部电场畸变可能诱发局部放电或者沿面闪络，进而加速绝缘老化或者影响通讯系统正常工作，严重时甚至对设备带来毁灭性灾难。因此，了解绝缘表面电荷积聚特征，明确表面电荷在诱发沿面闪络中的作用至关重要。然而，我们至今对表面电荷在偶发性沿面闪络中所起的作用知之甚少。 我们近期的研究表明，直流电压下盆式绝缘子表面存在的电荷簇是由接地导体表面局部电离产生的异极性电荷在绝缘子凸面积聚形成。粉尘图法的表征结果进一步表明，电荷簇附近绝缘表面电场畸变十分严重，容易诱发电荷簇边缘绝缘表面吸附气体电离而产生局部放电通道，而该通道降低了有效沿面绝缘距离，为解释偶发性的直流沿面闪络提供了重要参考。 作者介绍 李传扬，2018年博士毕业于清华大学电机系。现于康涅迪格大学电气学院从事博士后研究。研究方向为表面电荷行为机理及调控方法，直流局部放电特性及抑制措施。近五年发表SCI 收录文章60余篇，多篇文章被 APL、JPD等刊物评为Editor’s Pick，Editor’s Choice，Yearly Highlights，Highly Cited Paper，多次担任知名刊物客座编辑，2020年IEEE Caixin Sun and Stan...

本篇研究来自南京师范大学张力发教授带领的课题组，主要研究成果是： 对Ga2O3/Si、Ga2O3/SiO2、Ga2O3/Al2O3 和Ga2O3/SiC四个界面，在常温下 Ga2O3/Si 的界面热导最大，Ga2O3/SiO2 的界面热导最小， 在二者之间，Ga2O3/Al2O3 的界面热导大于Ga2O3/SiC。 文章介绍 Interface thermal conductance between β-Ga2O3 and different substrates Dengke Ma（马登科）, Gang Zhang（张刚） and Lifa Zhang（张力发） 通讯作者： 张力发 南京师范大学   本文主要讨论Ga2O3和常用基底的界面热导，通过结合声学失配模型（AMM）、漫散射失配模型（DMM）和Landauer公式，计算了Ga2O3/Si、Ga2O3/SiO2、Ga2O3/Al2O3 和Ga2O3/SiC四个界面，在不同温度下的界面热导值，并比较了四者的相对大小。结果表明，在200 K到400 K 温度范围，Ga2O3/Si 的界面热导最大，Ga2O3/SiO2 的界面热导最小， 在二者之间，Ga2O3/Al2O3 的界面热导大于Ga2O3/SiC。而在50 K 到150 K，Ga2O3/SiC的界面热导却反常低于Ga2O3/SiO2。 图1. 基于AMM（空心点）和DMM（实心点）得到的Ga2O3/Si （蓝点）、Ga2O3/Al2O3 （绿点）、Ga2O3/SiC（红点）和Ga2O3/SiO2（黑点）的界面热导随温度的关系。 为了进一步阐明Ga2O3与四个基底界面热导差异的原因，作者进一步分析了四个界面的声子透射谱。研究发现，Ga2O3/Si在低频的声子透射谱高于Ga2O3/Al2O3 ，而Ga2O3/Al2O3在中低频的透射谱高于Ga2O3/SiC。但是Ga2O3/SiC的低频声子透射谱明显低于高频，所以导致Ga2O3/SiC在低频的透射谱微弱低于Ga2O3/SiO2，而在中高频范围高于Ga2O3/SiO2。在低温范围，基于爱因斯坦-玻色分布，界面热导主要由低频声子贡献，随温度增加，更多高频声子被激发，参与界面热传导。所以造成了Ga2O3/SiC的界面热导在低温低于Ga2O3/SiO2，而在中高温范围高于Ga2O3/SiO2。 图2. 基于DMM计算得到的Ga2O3/Si （蓝点）、Ga2O3/Al2O3 （绿点）、Ga2O3/SiC（红点）和Ga2O3/SiO2（黑点）界面的声子透射谱。   研究背景 由于具备宽带隙（4.85 eV）和高击穿电压（8 MV...

本篇研究来自西安交通大学陈天宁教授和朱建助理教授带领的课题组。主要研究成果如下： 将拓扑绝缘体引入到非对称声传输中，在拓扑绝缘体中引入缺陷和拐角不会影响非对称声传输特性。 移动声学超表面可在宽频范围内切换对称与非对称声传输。 文章介绍 Switchable asymmetric acoustic transmission based on topological insulator and metasurfaces Chen Chen (陈琛), Tianning Chen (陈天宁), Ailing Song (宋爱玲), Xinpei Song (宋新培) and Jian Zhu (朱建) 通讯作者： 朱建, 西安交通大学 西安交通大学陈天宁教授课题组在本次工作中展示了受拓扑保护的可切换非对称声传输的设计。本工作首先以三角晶格声子晶体为对象研究了其在散射体旋转角度控制下的拓扑相变过程（图1）。通过计算不同旋转角度下声子晶体的贝利曲率，可以得到散射体的旋转角度α＞0°的声子晶体和α＜0°的声子晶体具有不同的谷陈数。进一步根据体边界对应原理，选择了α=30°的声子晶体和α=-30°的声子晶体构造了声谷霍尔拓扑绝缘体并验证了声谷霍尔拓扑边界态的角度选择性激发特性。如图2所示，在2800 Hz- 3300 Hz 频率范围的声波只有沿法向入射到声谷霍尔拓扑绝缘体上时才能获得最大的声传输率，而当入射角度大于30°时，入射到拓扑绝缘体上的声波会被完全反射。为了实现非对称声传输，本工作选择了具有较高透射率的螺旋型超表面，通过合理的设计，该超表面可以使2800 Hz-3200 Hz频率范围内法向入射的声波产生大于30°的折射角（图3）。最终，通过选取两周期的超表面结构置于拓扑绝缘体界面处，实现了非对称声传输并且在声谷拓扑绝缘体的边界上引入拐角和缺陷时不影响非对称声传输性质，另一方面通过简单地移动超表面可以是实现对称声传输与非对称声传输之间的切换（图4）。 图1. 三角晶格声子晶体结构及拓扑相变示意图 图2. 声谷霍尔边界态的角度选择性激发 图3. 基于螺旋结构的超表面设计 图4. 受拓扑保护的可切换非对称声传输   研究背景 可切换的对称与非对称声传输设备在声通讯、隐身以及噪声控制等方面具有重要的研究意义。然而，非对称声传输设备通常对结构变化以及杂质敏感并且实现对称与非对称声传输的切换手段比较复杂。因此迫切需要设计具有易于切换的且声传输性能受几何扰动影响小的非对称声传输设备。近年来，拓扑绝缘体的发展为我们设计拓扑保护的声学器件提供了理论指导和设计思路，而超表面技术可以帮助我们实现任意的声波折射角控制。本文通过结合拓扑绝缘体和声超表面在宽频范围内实现了受拓扑保护的可切换非对称声传输。 作者介绍 朱建，西安交通大学助理教授。主要从事人工结构和振动噪声控制研究。在Phys. Rev. Lett.,...

本篇研究来自中科院物理所磁学国家实验室M03组孙继荣研究员领导的课题组。主要研究成果如下： 成功制备了高质量的钙钛矿/钙铁石结构SrFeO2.5/La2/3Ba1/3MnO3/SrFeO2.5三层膜，发现压应变下三层膜出现反常面内磁各向异性，各向异性高达~1.54×10^6 erg/cm³，比相同应变的La2/3Ba1/3MnO3单层膜高一个数量级。 界面耦合引起界面Mn离子偏离氧八面体中心位置，从而导致Mn-3d电子轨道重建和三层膜的反常磁行为。 文章介绍 Tuning magnetic anisotropy by interfacial engineering in SrFeO2.5/La2/3Ba1/3MnO3/SrFeO2.5 trilayers Hailin Huang(黄海林), Liang Zhu(朱亮), Hui Zhang(张慧), Jine Zhang(张金娥), Furong Han(韩福荣), Jinghua Song(宋京华), Xiaobing Chen(陈晓冰), Shaojin Qi(齐少锦), Yuansha Chen(陈沅沙), Jianwang Cai(蔡建旺), Xuedong Bai(白雪冬), Fengxia Hu(胡凤霞), Baogen Shen(沈保根),  and Jirong Sun(孙继荣)* 通讯作者： 孙继荣，中国科学院物理研究所 图1. SFO/LBMO/SFO三层膜的表面形貌和晶体结构表征。 图2. SFO/LBMO(6.5nm)/SFO三层膜与LBMO(6.5nm)单层膜的磁各向异性。 图3. SFO/LBMO/SFO三层膜磁输运行为、各项异性与LBMO层厚度的依赖关系。 图4. SFO/LBMO(6.5nm)/SFO三层膜晶体结构表征和界面微观结构分析。 图5. SFO(4uc)/LBMO(4uc)...

本篇研究来自中国科学院半导体研究所魏同波研究员带领的课题组，文章主要研究了石墨烯插入层对GaN基肖特基二极管器件的影响，石墨烯明显改善了Pt/GaN的界面质量，使得界面势垒均匀化，显著提升肖特基二极管的理想因子、漏电和正向开启等器件特性。 Impact of Graphene Interlayer on Performance Parameters of Sandwich Structure Pt/GaN Schottky Barrier Diodes Junxue Ran（冉军学）, Bingyao Liu（刘秉尧）, XiaoliJi（姬小利）, A. Fariza, Zhetong Liu（刘哲彤）, Junxi Wang（王军喜）, Peng Gao（高鹏） and Tongbo Wei（魏同波） 通讯作者： 魏同波 中国科学院半导体研究所   肖特基势垒二极管（SBD）如图1所示，在n-GaN和肖特基接触金属Pt/Au之间插入一层石墨烯（Gr），采用光刻剥离技术制备了Pt/Gr/GaN半垂直结构SBD器件，并与没有Gr插入层的Pt/GaN SBD进行对比。所测量的器件电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）特性结果如表1所示，可以看到，在室温下，Pt/Gr/GaNSBD具有较低的开启电压（Von）、导通电阻（Ron）和理想因子（n），肖特基势垒高度（SBH）有所提高，反向漏电降低，表明石墨烯插入层提高了器件的整流特性和肖特基接触均匀性。通过能带理论计算分析，Pt/Gr接触层的功函数发生变化，石墨烯插入层改变了接触界面势垒高度。对比分析了两种器件的变温I-V特性，如图2所示，Pt/GaN SBD表现出明显的T0反常现象，随着温度的升高，势垒高度增大，理想因子逐渐减小，这是肖特基接触势垒空间不均匀的表现；对于Pt/Gr/GaN SBD，理想因子和势垒高度随温度的变化波动很小，表明石墨烯插入层有利于表面势垒均匀化，提高了肖特基界面质量。本文为提高氮化物SBD性能开辟了一条新途径，对于石墨烯在半导体集成方面的研究和应用具有重要意义。 图1 Pt/Gr/GaN半垂直SBD器件结构示意图 图2 (a) Pt/GaN SBD和 (b) Pt/Gr/GaN SBD变温正向I-V特性曲线，其中内插图显示I-V-T数据得出的Richardson曲线。(c) 两种器件的理想因子和势垒高度随温度的变化关系曲线   研究背景 以GaN为代表的第三代半导体在高频大功率器件领域应用潜力巨大，GaN基肖特基二极管具有包括高反向击穿电压、低开启电压、低导通电阻等优势，在电子开关器件有广泛的应用前景，但由于材料缺陷等问题，目前在肖特基接触性能方面还有很大提升空间。 石墨烯（Gr）是一种很好的扩散势垒材料，在金-半之间石墨烯插入层起到了扩散势垒的作用，可避免金-半界面反应，形成陡峭界面。因此，石墨烯与半导体肖特基接触的这些重要特性，是解决氮化物半导体肖特基器件接触不均匀等问题的潜在有效技术途径。我们制作了Pt/Gr/GaN结构肖特基二极管，系统研究了肖特基接触中石墨烯插入层对整流特性的影响。 魏同波，中科院半导体研究所研究员、博士生导师，中科院青促会会员。主要研究方向为宽禁带半导体氮化物材料外延与光电器件，包括可见与深紫外LED、日盲探测器等。作为第一或通讯作者在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Sci.等杂志发表SCI论文80余篇。

本篇研究来自东南大学崔铁军教授带领的课题组，文章主要成果为： 提出了一种用来设计超薄厚度并且具有优良性能的惠更斯超表面的方法，该方法巧妙地利用所设计单元的不对称性来激发结构的磁谐振，进而达到降低结构剖面的目的，所设计的惠更斯超表面的厚度最终薄至。 采用这种方法设计的惠更斯超表面可以实现360°全范围相位调控，并且能够保正-2.75 dB以上的超高透过率。 所设计的惠更斯超表面的电响应和磁响应能够被独立控制，这大大简化了设计过程，并且可以用来提高结构的带宽，最终用来验证原理的惠更斯超表面天线的3-dB 增益带宽能够达到9.8%。 文章介绍 Broadband and ultrathin Huygens metasurface with high transmittance Zheng Xing Wang (汪正兴), Jun Wei Wu (武军伟), Xiang Wan (万向), Liang Wei Wu (吴良威), Qiang Xiao (肖强), Qiang Cheng (程强) and Tie Jun Cui (崔铁军)   通讯作者： 崔铁军，东南大学 图1. 惠更斯超表面的原理图及所提出的惠更斯单元 图2. 所提出的惠更斯超表面单元的原理分析 图3. 惠更斯超表面天线的示意图及相位幅度分布 图4. 测试实验场景及测试结果 综上所述，我们提出了一种用来设计超薄厚度并且具有高透过率和宽带宽的惠更斯超表面的方法。该方法主要利用所提出单元的不对称性来激发结构的磁谐振，进而达到降低结构剖面的目的，所设计的惠更斯超表面的厚度最终薄至。通过对所提出的惠更斯超表面进行物理分析和关键参数分析，可以知道所设计的惠更斯超表面的电响应和磁响应能够被独立控制，这大大简化了设计过程，并且可以用来提高结构的带宽。利用该方法所设计出的惠更斯超表面可以实现360°全范围相位调控，并且能够保证-2.75 dB以上的超高透过率。因此，用来验证该原理的惠更斯超表面天线具有优异的性能，在10.2GHz的工作频点处，天线的增益高达28.4dBi，天线的口径面效率为43%，3-dB增益带宽为9.8%。所提出的惠更斯超表面可以被广泛应用于当今的无线通信领域中，满足无线通信领域中对于低剖面，宽带宽和高增益天线的需求。  ...

本篇综述来自中国科学院物理研究所朱学涛副研究员和郭建东研究员带领的团队，文章针对FeSe/SrTiO3体系电子-声子耦合相互作用的研究，回顾了基于不同实验方法的测量及其对应的理论解释，将为建立电子-声子相互作用在界面超导增强中的统一图像提供帮助。 文章介绍   Superconductivity enhancement in FeSe/SrTiO3: a review from the perspective of electron–phonon coupling Xiaofeng Xu(徐小凤), Shuyuan Zhang(张书源), Xuetao Zhu(朱学涛) and Jiandong Guo(郭建东) 通讯作者： 朱学涛 中国科学院物理研究所   目前，FeSe基超导体系的超导增强图像大体可以总结为：在FeSe薄膜或是块材中掺入足够多的电子，其超导转变温度可能从8K上升到40多K；而如果将单层FeSe薄膜生长在具有Ti-O键的氧化物衬底上，可能获得额外约20K的超导增强（图1）。氧化物衬底的声子与这额外20K的超导增强的关系一直是FeSe/SrTiO3界面超导体系研究的重点之一。 图1：FeSe基超导体系的超导增强 本文着重总结了研究FeSe/SrTiO3体系中电子-声子相互作用的实验结果，包括利用扫描隧道谱获得相关玻色子的能量，利用拉曼散射/时间分辨光谱等获得准粒子的寿命，利用角分辨光电子能谱观测到的复制能带得到电子与衬底声子相互作用的能量，利用高分辨电子能量损失谱获得薄膜与衬底声子的色散谱，等等。这些对相互作用的实验观测共同构筑起了界面超导增强的一个基本图像：衬底中声子导致的非绝热的电子-声子相互作用与FeSe薄膜中本来存在的配对机制共同作用从而提高了超导温度（图2）。 图2：FeSe/SrTiO3体系中电子-声子相互作用及其促进配对增强的示意图 深入研究FeSe/SrTiO3体系中相互作用的形式，不仅有助于设计新的以界面为载体的超导体系，也将对高温超导的一般机理提供重要参考。例如，基于电子非绝热局域配对的本质，将FeSe基超导体系绘制在一个费米液体与玻色液体的相图中（图3），可以更加深入地理解其中的多体相互作用。 图3：FeSe基超导体系的BCS-BEC相图   研究背景 FeSe/SrTiO3体系在目前所有铁基超导体系中具有最高的超导转变温度，是研究高温超导机理的重要实验平台。在这个典型的界面超导体系中，界面耦合作用，特别是其中的电子-声子相互作用，已经被广泛而深入地研究，但是其中界面超导增强的本质还没有明确的结论。本综述针对FeSe/SrTiO3体系电子-声子耦合相互作用的研究，回顾了基于不同实验方法的测量及其对应的理论解释，不仅讨论了基于电子态的测量，更着重分析了基于声子的测量。希望本文能启发更深入的理论工作，建立电子-声子相互作用在界面超导增强中的统一图像。 作者介绍 朱学涛，2004年获得北京师范大学材料物理学士学位，2011年获得美国波士顿大学物理学博士学位，现任中国科学院物理研究所副研究员，博士生导师。研究方向为凝聚态物理，表面物理，低维物理等，主要集中于低维量子材料体系中元激发及其相互作用的实验观测，特别是对电子-声子相互作用机理及相关物性的研究。

2020 roadmap on solid-state batteries Mauro Pasta, David Armstrong, Zachary L. Brown, Junfu Bu, Martin R Castell, Peiyu Chen, Alan Cocks, Serena A Corr, Edmund J Cussen, Ed Darnbrough Abstract Li-ion batteries have revolutionized the portable electronics industry and empowered the electric vehicle (EV) revolution. Unfortunately, traditional Li-ion chemistry is approaching its physicochemical limit. The...

本篇研究来自电子科技大学中山学院张小宾博士带领的课题组，文章主要研究了GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池的理论效率及其结构特征参数。基于不同的模型去分析中电池带隙对于三结电池的效率影响，同时分析中电池与顶电池的最佳设计厚度。 文章介绍 Theoretical study on potential performance of lattice-matched monolithic GaNP/GaNAsP/Si triple-junction solar cell Xiaobin Zhang(张小宾), Kaiwen Lin(林凯文), Hui Xie(谢辉) and Yuehui Wang(王悦辉) 通讯作者： 张小宾 电子科技大学中山学院   理论方法： 基于多结电池的串联电路特点，并根据子电池的二极管理想光照I-V特性给出三结电池的电压电流关系。同时根据单结子电池的扩散方程及边界条件给出其光生电流，结合反向饱和电流可根据三结电池的J-V关系求出最佳输出功率。最后基于标准光照AM1.5G光谱求出转换效率。在GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池中，基于不同的少子寿命和复合速率模型，改变中电池的带隙，同时改变中顶基本的基区厚度，计算三结电池的理论转换效率。 取得成果及重要性： 理论计算表明，当中顶电池的背表面复合速率为100 cm·s-1、基区少子寿命为10 ns时，GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池的最大理论效率为41.53%，对应的最佳中电池带隙为1.473 eV，顶电池和中电池的最佳基区厚度分别为1.2 μm和2.0 μm. 研究结果对于硅基III-V族化合物多结电池的理论分析及前期实验探索有着重要的参考价值。 研究背景： 传统的GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池效率较高，但同时制造成本也远高于晶硅电池。为了降低多结电池的成本，可以考虑采用晶硅衬底来生长III-V族化合物。制备多结电池时为了降低材料缺陷密度一般需要采用与衬底晶格相匹配的材料，在采用稀氮掺入的III-V族化合物中，带隙为1.95eV的GaNP和带隙在1.4到1.7之间的GaNAsP材料与晶硅衬底晶格匹配。因此，基于硅衬底的GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池可以整体上保持晶格匹配降低缺陷密度，同时可保持较好的带隙组合，在提升三电池效率同时还可以降低成本。 作者介绍 张小宾，讲师、博士。2010年7月毕业于中国科学院半导体研究所，获材料物理与化学专业博士学位。长期从事GaAs、GaN等化合物半导体材料与器件研究，在太阳电池、微波射频领域有着丰富的科研经验。主持中山市创新创业项目一项，作为项目主要参与人承担国家重点科技研发计划1项和中山市科技计划项目2项。从事科研工作至今，获得授权发明专利7项，发表论文10余篇，其中SCI收录4篇。 专业及研究方向：材料物理与化学，化合物半导体材料与器件研究。

本篇研究来自中国科学院深圳先进技术研究院李光元副研究员带领的研究团队，探讨了金纳米半球阵列中的表面晶格共振，发现金纳米半球阵列在可见光波段的表面晶格共振具有异常高的Q值，高达794，比常用的金纳米柱阵列高1个数量级，比单个金纳米结构支持的局域等离激元共振高2个数量级。 文章介绍 Exceptionally narrow plasmonic surface lattice resonances in gold nanohemisphere array Xiuhua Yang, Lei Xiong, Yuanfu Lu and Guangyuan Li 通讯作者： 李光元，中国科学院深圳先进技术研究院 鲁远甫，中国科学院深圳先进技术研究院   我们对二维金纳米半球阵列形成的SLR进行了系统的研究，深入讨论了空间入射光的偏振和角度、纳米半球的直径、阵列结构的周期等参数对SLR性能的影响，并与常用的金纳米圆柱形阵列结构进行了对比研究。研究结果表明： TM偏振的空间光在10°入射时，金纳米半球阵列在可见光波段715 nm处激励出的面外SLR具有高达794的Q值，为相同条件下金纳米圆柱阵列Q值的10倍； 根据文献，高Q值的面外SLR要求金纳米圆柱的高度不得低于100 nm，而我们发现金纳米半球可以使这一高度要求降至60 nm，从而方便了纳米加工； 为了使面外SLR的Q值最大，需要调控入射光角度或几何参数，以使RA波长略微偏移单个金纳米颗粒的米氏散射截面峰位、并处于其右侧位置。 这一超高Q值有望增强光与有源材料或传感材料之间的相互作用，极大提高光学效率或传感灵敏度。此外，关于高Q值SLR的获得方法有望在其他结构中得到应用。 图1 (a)金纳米圆柱阵列和(b)金纳米半球阵列在TM偏振空间光10°斜入射下的零阶反射谱和透射谱。 图2 (a)-(c)金纳米圆柱阵列和(d)-(f)金纳米半球阵列在SLR共振时的近场电场分布。由图可见，金纳米半球阵列的面外电场分量权重更大，因此具有更低的辐射损耗。 图3 (a)-(c)金纳米圆柱阵列和(d)-(f)金纳米半球阵列在图1中的两个宽反射峰（左、右两列）和1个窄反射谷（中间列）的能流分布。由图(b)(e)可见，与水流类似，沿着表面传播的光能流被金纳米半球的扰动更小，损耗更低，因此具有更高的Q值。 图4 反射谱（上）、单个纳米半球散射截面谱与RA波长（中）和Q值与半高全宽FWHM（下）随着入射角度（左）、阵列周期（中）和半球直径（右）的变化关系。由图可见，当RA波长稍微偏离单个纳米半球散射截面谱、且位于其峰位右侧时，金纳米半球阵列所激励的SLR的线宽最窄、Q值最高。   研究背景： 表面晶格共振（SLR）是由金属纳米结构基元所支持的局域等离激元共振（LSPR）和空间点阵所支持的瑞利异常（RA）衍射发生Fano耦合形成的一种新型光场。它具有在大范围内被极大增强的近场光场、寿命长、线宽窄、Q值高（可见光波段共振时一般为100，通讯波段共振时一般为300）、可调波长范围宽等独特优点，因而在纳米激光、非线性光学、高灵敏度光传感、窄带探测和新型超构材料等领域有着重要的应用价值。在许多应用中，高Q值一直是研究人员的追求目标。 文献中的SLR主要基于金属纳米圆柱阵列结构，对其他形状的纳米结构讨论较少。这是因为，研究发现不同形状纳米结构的LSPR具有类似的线宽，因而降低了人们探讨纳米结构形状对SLR影响的积极性。 作者介绍 李光元，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员、博士生导师，深圳市海外高层次人才，2020年入选美国光学学会高级会员（OSA Senior Member）。长期从事等离激元新型结构和功能器件研究，在权威刊物发表SCI收录论文45篇。获2012年北京大学优秀博士后称号。主持完成国家自然科学基金青年项目，中国博士后基金面上项目和特别资助项目。

本篇研究来自中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心陈峰研究员和中国科学技术大学吴文彬教授带领的课题组，文章主要介绍了： 成功制备出全透明铌酸钾钠(KNN）基无铅铁电薄膜异质结； 透明 KNN基无铅铁电薄膜异质结具有良好的铁电性、高居里点（>420 ℃）和最高达80%的光学透过率。 文章介绍 Fabrication of the transparent ferroelectric heterostructures based on KNN-based lead-free films Liqiang Xu(徐立强), Feng Chen(陈峰), Feng Jin(金锋), Lili Qu(屈莉莉), Kexuan Zhang(张可璇), Zixun Zhang(张子璕), Guanyin Gao(高关胤), Ke Wang(王珂) and Wenbin Wu(吴文彬) 通讯作者： 陈峰（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心） 吴文彬（中国科学技术大学）   1. 研究内容和实验方法： 使用脉冲激光沉积系统(PLD)在La0.07Ba0.93SnO3-Buffered SrTiO3(001)衬底上制备高透明的KNN基无铅铁电薄膜异质结。我们对其透光特性、电性能以及温度稳定性进行表征，以探索其在透明光学器件上的应用前景。样品制备原理如图1所示，脉冲激光通过聚光透镜打在目标靶材上，致其表面会瞬间离子化，形成高温高能的等离子体羽辉，之后，等离子体羽辉会在高温衬底表面外延生长。这个过程中，实验参数的控制尤为重要，如温度和氧压。 图 1 PLD系统的工作原理示意图 2. 研究成果及意义 2.1  结构和透光特性表征 X射线衍射、摇摆曲线以及倒易空间图(RSM)显示出实验KNNLT-CZ-M薄膜异质结晶体质量优异。透光率的表征发现 KNNLT-CZ-M基薄膜具有优异的透光特性，最大透射率可达~ 80％，这为其在透明器件的应用奠定了基础。  ...