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本篇研究来自南开大学牛志强课题组。本研究介绍了二维材料在水系锌离子电池正负极设计中的最新进展；讨论了二维材料应用于水系锌离子电池目前存在的问题并且对其未来发展进行展望。 文章介绍 Two-Dimensional Materials for Aqueous Zinc-Ion Batteries Songshan Bi（毕嵩山）, Huimin Wang（王慧敏）, Rui Wang（王瑞） and Zhiqiang Niu（牛志强） 通讯作者： 牛志强，南开大学   图1 二维材料在水系 ZIB 正极和负极设计中的应用 该综述主要介绍了各种二维材料在水系锌离子电池正极和负极设计中的应用及最新进展（图1）。 二维材料广泛用于水系锌离子电池的正极设计，主要包括过渡金属氧化物（TMOs）和过渡金属硫化物（TMDs）、石墨烯以及MXenes。由于它们性质不同，这些二维材料可以作为水系锌离子电池正极中的活性材料或导电添加剂。层状TMOs（MnO2和V2O5）和TMDs（VS2和MoS2）具有高价过渡金属中心和大晶格间距，可以用作高容量的电池活性材料。此外，丰富的二维扩散通道可以改善Zn2+在其中的传输动力学。而石墨烯和MXenes具有优异的导电性和高比表面积，可以作为活性材料的导电骨架。通过调控二维材料在正极中的分布，可实现高导电网络，进而增强正极的电子转移动力学。 二维材料还可以应用于水系锌离子电池负极保护，解决枝晶生长、析氢和钝化等问题。石墨烯和MXenes具有优异的导电性和大的比表面积，可用作人工界面层或基底，以避免电荷积累并均匀表面电荷分布，从而实现均匀的锌沉积。此外，一些二维材料由于具有高比表面积和开放的二维离子通道，也可用于构建人工界面层，以重新分配Zn2+浓度场并增强Zn2+扩散。 研究背景： 水系锌离子电池因其高安全性和低成本，被认为是理想大规模储能器件之一。二维材料具有高比表面积、丰富的离子传输通道和活性位点等特点，近年来，被广泛应用于水系锌离子电池电极设计。它们不仅可以作为正极中的活性材料和导电添加剂，还可以用作锌负极的人工界面层或导电基底。本综述简要讨论了水系锌离子电池存在的问题和二维材料的独特性质，并且重点介绍了各种二维材料在水系锌离子电池正极和负极设计中的最新进展，主要包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、石墨烯和MXenes等。最后，该综述讨论了二维材料在应用于水系锌离子电池中面临的挑战和前景。 作者介绍 牛志强  研究员 南开大学 牛志强，南开大学化学学院研究员，博士生导师。主要从事水系可充电池材料与器件研究，已发表论文130余篇，论文他引10000 余次。先后获得国家高层次人才引进计划青年项目、国家自然科学基金委优秀青年基金、天津市杰出青年科学基金和天津青年五四奖章。 期刊介绍 2D Materials 2021年影响因子：6.861  Citescore:11.6 2D Materials（2DM）是一本重要的高质量交叉学科期刊，将基础研究与迅速发展的新材料及应用汇集在一起。期刊从多学科的视角出发，力争涵盖石墨烯研究的各个方面，及其它二维材料的相关研究。文章内容包括：石墨烯和石墨烯衍生材料；硅和锗/锗烷氮化硼；二维拓扑绝缘子；复合氧化物；复合材料；新型二维分层结构。

本篇研究来自上海交通大学王晓乐课题组。采用被动方式对运动/旋转的噪声源进行无接触式的全向辐射控制长久以来都是一个难题。本文将变换介质的思想引入声学超散射体对声源辐射的抑制，利用声学超散射体的虚拟边界与声源的辐射边界重叠产生的强烈多重散射效应，实现声源辐射效率的显著降低。研究成果为螺旋桨气动噪声以及旋转机械啮合噪声的控制提供了全新思路。 文章介绍 Passive, remote and omnidirectional suppression of sound source radiation via an acoustic superscatterer Yue Bai（白玥）, Limin Gu（谷立敏）, Xiaole Wang（王晓乐） and Zhenyu Huang（黄震宇） 通讯作者： 王晓乐，上海交通大学   从边界作用的角度可以洞察声源向邻近空气域辐射声波的完整物理图像。接触式噪声控制策略本质上通过降低声源辐射边界的振幅来抑制声能辐射。因此，在真实空间和动态空间，接触式噪声控制策略所涉及的作用边界与辐射边界均重合。如果作用边界与辐射边界在真实空间中分离而在动态空间中重叠，则可以构建能够“远距作用”的非接触式噪声控制策略。幸运的是，变换介质理论为这种“远距作用”的实现打开了一扇窗。根据变换介质理论，由被动的双负声学超材料（即质量密度和体积模量均为负值）制成的涂层包覆内部芯体可构造所谓的声学超散射体，其通过在动态空间移动或放大内部芯体边界，形成超出真实空间边界的虚拟边界。一旦声学超散射体的虚拟边界与声源辐射边界重合，可以显著增强两者之间的多重散射作用，并由此降低声源的辐射能力。通过镜像法理论分析与有限元全波数值模拟，作者验证了单个或多个声学超散射体对于理想的无横截面积点声源以及不同横截面积振动杆的辐射抑制效果，并发现声学超散射体具备良好的性能鲁棒性。研究成果在远距离降噪、检测精度提高、目标声隐身等应用领域具有广泛的应用前景。 图1 声学超散射体对声源辐射抑制的镜像法分析概念视图 图2 声学超散射体对理想的无横截面积点声源辐射抑制的效果验证 图3 单个声学超散射体对不同横截面积振动杆的辐射抑制效果 图4 多个声学超散射体对振动杆的辐射抑制效果   研究背景： 在快节奏的现代生活中，室内噪声、机器噪声、交通噪声等噪声问题一直困扰着我们。经典的振动声学理论所建立的“声源-传播路径-接收对象”模型为噪声控制方案的实施提供了一个核心主线，声源控制方案是从根本上解决噪声问题的唯一选择。然而，声源控制方案在实施过程中面临着诸多困难。例如对于往复运动或高速旋转的噪声源，接触式噪声控制策略（粘贴阻尼材料、安装动力吸收器）几乎无法实施或收效甚微；而基于“以声消声”原理的非接触式主动噪声控制策略则因为作用范围小、鲁棒性不佳和造价成本高等原因，迟迟得不到大范围应用。因此，探索一种非接触式的全被动声源控制策略不仅是一个非常有趣的研究课题，而且具有巨大的潜在应用价值。 作者介绍 王晓乐  助理研究员 上海交通大学 王晓乐，上海交通大学感知科学与工程学院助理研究员，硕士生导师。主要研究方向为人工波动调控介质与器件设计。在Physical Review Research、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、Smart Materials and Structures、Journal of Physics D: Applied...

本篇研究路线图来自英格兰伯明翰大学的Hannah Price教授、南洋理工大学的Yidong Chong、纽约市立学院的Alexander Khanikaev教授以及其他研究人员。本文总结了在过去十年中拓扑光子学领域的主要研究成果，对该领域目前的研究趋势、未来发展方向以及存在的挑战进行了全面总结。 文章介绍 Roadmap on topological photonics Hannah Price, Yidong Chong, Alexander Khanikaev, Henning Schomerus, Lukas J Maczewsky, Mark Kremer, Matthias Heinrich, Alexander Szameit, Oded Zilberberg,Yihao Yang, Baile Zhang, Andrea Al`u, Ronny Thomale, Iacopo Carusotto, Philippe St-Jean, Alberto Amo, Avik Dutt, Luqi Yuan, Shanhui Fan, Xuefan Yin, Chao Peng, Tomoki Ozawa and Andrea Blanco-Redondo 通讯作者： Hannah...

本篇研究来自西安电子科技大学林正喆课题组。研究主要介绍了石墨烯—MnBi2Te4横向连结构成的欧姆接触及其导电能力；石墨烯—MnBi2Te4连结可实现高自旋极化电流以及石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯横向结与范德华异质结导电能力、导电机制的比较，说明横向结在器件构建中的优势。 文章介绍 2D spin transport through graphene-MnBi2Te4 heterojunctionXi Chen（陈熙） and Zheng-Zhe Lin（林正喆） 通讯作者： 林正喆，西安科技大学   论文通过DFT计算和非平衡格林函数方法研究了石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯结构的横向、纵向（范德华）连结的自旋输运特性。结果表明，石墨烯与MnBi2Te4的横向连结具有欧姆接触特性。图1（a）展示了两种石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯横向连结。在LA结构中，石墨烯与MnBi2Te4的底层Te原子相连。在LB结构中，石墨烯与MnBi2Te4的中部原子相连。这两种结构均表现为良好欧姆接触的线性电流—电压曲线（图1（b）、（c））。MnBi2Te4的内禀磁矩造成电流自旋极化（极化率80~90%）。 图1 （a）两种横向连结的石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯结构。（b）LA结构的电子透射谱及电流—电压曲线。（c）LB结构的电子透射谱及电流—电压曲线。 作为比较，研究了纵向石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯连结的输运性质。在纵向连结中，石墨烯与MnBi2Te4通过范德华力结合，层间为真空区。图2（a）、（b）展示了两种石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯横向连结。在HA结构中，石墨烯包夹MnBi2Te4上下两面。在HB结构中，石墨烯位于MnBi2Te4同一侧。这两种结构也均表现为欧姆接触的线性电流—电压曲线（图2（c）、（d）），但同一电压下的电流明显低于横向连结。其原因归结为范德华异质结真空层中的电子势垒。范德华异质结中某一水平截面上的平均Hartree势表示为 （S为截面面积）。图2（e）可看到石墨烯与MnBi2Te4之间真空区域的势垒。相比之下，横向异质结不存在真空势垒，更有利于电子通过。两种二维材料只要能形成良好的横向连接界面，对器件构建是有利的。 图2 （a）纵向（范德华）石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯连结HA。（b）纵向（范德华）石墨烯—MnBi2Te4—石墨烯连结HB。（c）HA结构的电子透射谱及电流—电压曲线。（d）HB结构的电子透射谱及电流—电压曲线。（e）石墨烯与MnBi2Te4之间的平均Hartree势。   研究背景： 二维材料被看做电子学新的基本材料。二维材料的发展为自旋电子学带来了新的机遇。二维磁性材料的发现，引起了人们对基于低维体系的磁电控制器件和非易失性存储的关注。对构建电路和器件的二维材料，其连接的可靠性是一个重要基本问题。近年来，由不同二维材料堆叠而成的范德华异质结受到关注。范德华异质结被认为是一种构建器件的新方法。在范德华异质结中，两种二维材料之间形成完美、平整的界面。然而，电子通过范德华异质结时必须穿越真空区势垒。相比之下，两种横向连接的二维材料若具有紧密连接的原子界面，高质量的共价界面也能确保优良的电子学性质。横向排列的二维材料构成的器件也值得进一步研究。 在未来的碳基电路中，石墨烯是一种很有前途的二维导电连接材料。MnBi2Te4是首个被发现的反铁磁拓扑绝缘体。作为基本的器件材料，石墨烯—MnBi2Te4连结的导电性质是值得研究的。本文将横向石墨烯—MnBi2Te4连结与石墨烯—MnBi2Te4范德华异质结进行了比较性研究，探讨了其中的贯穿势垒、电流自旋极化以及横向异质结的欧姆接触特性，为碳基自旋电子学器件的构建提供参考。 作者介绍 林正喆  副教授 西安电子科技大学 林正喆，西安电子科技大学物理学院副教授。2012年博士毕业于复旦大学，2012年7月至今在西安电子科技大学工作。研究方向为二维材料在自旋电子学及新能源领域的应用。2022年获陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖二等奖。 期刊介绍 Nanotechnology 2021年影响因子：3.953  Citescore：6.2 Nanotechnology（NANO）创刊于1990年，是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述，主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。

本研究来自陕西师范大学陈理和宁夏大学张继强课题组。该研究利用数值模拟与平均场理论，首次明确揭示了公平演化的非连续相变特征，并且少量公平行为可诱导整体人群至高公平水平，该发现为理解公平演化与干预带来了新见解。 文章介绍 Probabilistic fair behaviors spark its boost in the Ultimatum game: the strength of good Samaritans Guozhong Zheng（郑国忠）, Jiqiang Zhang（张继强）, Rizhou Liang（梁日周）, Lin Ma（马琳） and Li Chen（陈理） 通讯作者： 陈理，陕西师范大学物理学与信息技术学院   为了探索个体偶发的公平行为如何影响人群整体的公平水平演化，我们基于最后通牒博弈进行了数值模拟与平均场理论分析。首先，对于同质人群，如规则格子，随机网络，和均匀混合人群等，我们揭示了小概率（～5%）自发公平行为足以激发整体人群到完全公平水平。并且公平水平随着此概率变化呈现典型的迟滞现象（图1）。 图1  规则格子网络上公平水平相变，横坐标为自发公平概率，纵坐标为公平水平，0.5代表1块钱分一半给对方，对应完全公平场景。 其次，基于复制者方程的平均场理论分析表明公平演化呈现典型的突变分岔结构（图2）。社会公平水平呈现典型的双稳态解，即使在人群中不存在自发公平行为亦是如此，但少量自发行为可以极大改变分岔结构，使得低公平态失稳，激发人群进入完全公平态。 图 2 平均场理论结果，横坐标为自发公平概率，实线为理论预测可能的公平水平。 最后，我们发现对于异质人群，比如通过无标度网络连接的人群，极少数个体的自发公平行为即可到达此目的。但此时公平水平相变呈现连续变化。这为社会公平水平调节提供了新思路。 研究背景： 公平是社会发展必须兼顾的准则，然而从科学角度我们对其演化机制尚不清楚，主流理论结果和行为实验结果存在矛盾。以往理论模型太过囿于理性经济人假设，实际世界中个体并不总是完全理性与自私的，基于不同动机他们也常有善举。在此背景下，我们放宽了理论假设，探索人群中偶尔的公平行为是如何影响人群整体的公平演化，这对于理解真实社会中公平演化颇具意义。 作者介绍 陈理  教授（右） 陕西师范大学 陈理，陕西师范大学教授，本科至博士阶段就读于东南大学物理系，后在德国德累斯顿复杂物理系统马普所、罗伯特-科赫研究所、柏林洪堡大学从事博士后研究。以第一作者或通讯在Nature Physics, New Journal of Physics, Physics Review E等期刊发表文章三十余篇。近期的研究兴趣主要包括公平和合作演化、集体运动、教育物理学与机器学习应用等。 期刊介绍 Journal of Physics: Complexity...

本篇研究来自河北工业大学、清华大学、山东泰开高压开关有限公司、中国电科院联合研发团队。本研究提出了基于盆式绝缘子表面粗糙化和氟化改性的金属颗粒活性抑制方法。改性后绝缘子表面电荷密度降低是由改性促使表面电导率的提升（提升电荷消散）以及改性后三结合处产生低电场区（降低金属颗粒运动范围）共同作用的结果。该方法为直流GIL工程化中金属颗粒的抑制提供了可参考的思路。 文章介绍 Significantly Suppressing Metal Particle-induced Surface Charge Accumulation of Spacers in DC Gas-insulated Power Transmission Lines Yunqi Xing（邢云琪）， Xinbo Sun (孙鑫博)，Jinpeng Jiang（姜金鹏）, Fangwei Liang（梁芳蔚）, Zuodong Liang（梁作栋）, Weijian Zhuang（庄伟建）,  Bo Liu（刘博）,  Dege Li（李德阁）, Shaohua Cao（曹少华）, Min Li（李敏） Jinliang He（何金良） and Chuanyang Li（李传扬） 通讯作者： 李传扬，清华大学   将盆式绝缘子放置在有0.1 MPa F2/N2混合物（体积分数为12.5%的F2）的密封腔体中，控制腔体内温度为50 °C，进行15分钟的表面氟化。将20N的力施加到2000目砂纸上，使其与绝缘子表面紧密接触，同时绝缘子以大约2周/秒的速度旋转，进行20分钟的表面粗糙化。选用半径0.1mm，长10mm线形金属颗粒，采用带有正、负电荷的微米级粉尘对施加直流电压后的盆式绝缘子进行粉尘法处理，获得表面电荷分布及电荷极性。试验平台及粉尘粒径如下图所示。 线形金属颗粒在未处理的绝缘子附近的移动范围大于60°，然而在表面粗化或氟化处理后，线形颗粒在绝缘子附近移动范围控制在30°以下。 绝缘子表面经粗糙化处理后，其表面电荷密度明显降低，氟化处理可显著抑制绝缘子表面的电荷积聚，如下图所示。 相对于未进行表面处理的绝缘子，距离表面处理后绝缘子不同距离处的线形金属颗粒的启举电压已显著提高。此外，氟化处理在提升金属颗粒启举电压方面效果更加更显著（如下图所示）。绝缘子经表面处理后，三结合处电场以及绝缘子表面的同极性电荷的降低都有助于线形金属颗粒的活性减弱，从而降低金属颗粒诱发的GIL绝缘故障发生频次。 研究背景： 直流GIL中金属颗粒起举电场远低于运行场强，这导致工况下绝大多数金属颗粒均会起举，并在高压导体与地电极之间做往复运动。作者前期研究发现线形金属粒子在直流电压下会诱发绝缘子表面积聚同心分布的双极性电荷簇（Xing, Y....

本篇研究来自南京信息工程大学张磊课题组。本研究有助于基本了解分子卤化物钙钛矿的高度聚集体及其结构-性质关系，用于光电器件例如太阳能电池和光电探测器；并强调了分子卤化物钙钛矿的高度聚集体对其光电应用的重要性。 文章介绍 Monomeric-to-pentameric aggregation of molecular Cs4PbBr6 halide perovskite: a first-principles investigation Lei Zhang（张磊）and Wenguang Hu（胡文广）   通讯作者： 张磊，南京信息工程大学化学与材料学院   在本文中，我们使用第一性原理计算来了解分子卤化物钙钛矿Cs4PbBr6的结构和光电性质。系统地构建了Cs4PbBr6的单体、二聚体、三聚体、四聚体和五聚体形式，揭示了Cs4PbBr6高度聚集的结构与性质。 图1 二聚体到五聚体Cs4PbBr6聚集体的分子结构 分子卤化物钙钛矿聚集体通过卤素键和Cs离子的共享来稳定。随着聚集向更高程度移动时，可以观察到带隙减小。   图2 Cs4PbBr6聚集体的DOS态密度 聚集体中存在不同分子区域之间的分子内电子转移，随着聚集度的增加，紫外-可见吸收光谱的峰吸收波长出现了系统的红移，通过对Fukui函数、静电势和前沿轨道能级的计算，进一步研究了聚集体的详细结构和电学性质。 图3 聚集体的紫外-可见吸收模拟光谱，显示了从单体到五聚体的吸收光谱红移和逐渐减小的吸收强度 图4 Cs4PbBr6分子及其聚集物的亲电图、亲核图、自由基图和ESP图 图5 所选聚集体的自旋密度空间分布 本研究有助于基本了解分子卤化物钙钛矿的高度聚集体及其结构-性质关系，用于光电器件例如太阳能电池和光电探测器。本研究强调了分子卤化物钙钛矿的高度聚集体对其光电应用的重要性。   研究背景： 卤化物钙钛矿材料自2009年首次出现以来发展迅速。基于ABX3的铅卤钙钛矿在过去十年中光电转换效率从3.8%提高到25.7%。除了太阳能电池外，卤化物钙钛矿材料也被应用于其他光电应用领域，如发光二极管、闪烁体和光电探测器。过去的研究显示，降维是提高卤化物钙钛矿材料的光电性能和稳定性的一种可行方法。其中，零维A4BX6的分子形式由于其独特的结构和极化子特性而受到广泛关注。然而，分子卤化物钙钛矿在二聚体形式之外的更高程度聚集体的结构和性质仍然需要阐明。 作者介绍 张磊  教授 南京信息工程大学 张磊，南京信息工程大学教授，博士毕业于剑桥大学物理系（即卡文迪许实验室）。研究方向包括材料信息学、光伏材料和光电/能源材料，关注数据驱动方法研究材料科学问题，结合第一性原理计算与数据科学预测新型光伏材料、提取科学信息并实验/模拟验证，开发和使用自然语言处理和机器学习方法在材料、物理、化学和能源等领域中应用。发表SCI论文110余篇，其中以第一作者或通讯作者在Nano Energy、Advanced Functional Materials 等期刊中发表或接收SCI论文80余篇，多篇论文入选ESI“高引用论文”或“热点论文”，申请国家发明专利10项，得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京优秀留学回国人员等项目资助。 期刊介绍 Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 2021年影响因子：2.421  Citescore：3.9...

特刊详情 客座编辑 白莹，河南大学 张伟风，河南大学 赵俊伟，河南大学 主题范围 河南大学创立于1912年，是一所拥有文、史、哲、经、管、法、理、工、医、农、教育、艺术、交叉等13个学科门类的综合性、研究型大学，有36个学院（教研部）、99个本科专业、48个硕士学位授权一级学科、30种硕士专业学位授权类别、21个博士学位授权一级学科、19个博士后科研流动站，10个学科进入ESI世界排名前1%，82个本科专业进入一流本科专业建设“双万计划”。学校有全日制在校生5万余人、教职工4600多人，教师中有专兼职院士、学部委员22人，长江学者、国家杰青、“万人计划”等领军人才59人；拥有2个国家重点实验室，1个国家野外科学观测研究站，2个国家重点社科研究平台，3个国家地方联合工程研究中心（工程实验室），5个教育部和农业部重点实验室（中心），以及一批国家级教育、研究、培训基地。 物理与电子学院前身为始建于1923年中州大学时期的数理系。拥有物理学一级学科博士点及博士后科研流动站，并拥有物理学、集成电路科学与工程和电子科学与技术3个一级学科硕士点和2个专业学位硕士点。学院拥有物理学、电子科学与技术和光学工程3个河南省重点学科，物理学作为“纳米材料与器件”学科群支撑学科成功入选河南省优势特色学科建设工程一期建设学科。 为庆祝河南大学成立110周年，Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD）和Journal of Physics: Condensed Matter （JPCM）联合特刊累计接收投稿30余篇。最终JPhysD特刊录用10篇论文，JPCM特刊录用7篇论文，集中展现了河南大学物理学科的学术进展和科研成果。 点击下方链接，查看更多特刊文章。 JPhysD特刊：https://iopscience.iop.org/collections/0022-3727_jpd-spe-hnu JPCM特刊：https://iopscience.iop.org/journal/0953-8984/page/Focus_on_the_SPE_HENU_School_of_Physics_Electronics_Henan_University 特刊文章 A direct Z-scheme g-C6N6/InP van der Waals heterostructure: a promising photocatalyst for high-efficiency overall water splitting Han Wenna et al 2022 J. Phys. D: Appl. Phys. 55 264001   Differentiated transmittance of vortex beams in helical polymer...

本篇研究来自中国科学技术大学龙世兵课题组。本文通过磁控溅射工艺在氧化镓单晶表面沉积氧化铂电极，氧化铂结晶形成氧化铂多晶，首次观测到氧化铂多晶中存在电偶极子，经过测试分析后得出结论，该电偶极子是导致肖特基势垒升高的原因，为提高肖特基势垒高度提供新的思路。 文章介绍 Elevated barrier height originated from electric dipole effect and improved breakdown characteristics in PtOx/β-Ga2O3 Schottky barrier diodesGuangzhong Jian（菅光忠）, Weibing Hao（郝伟兵）, Zhongyu Shi（石中玉）, Zhao Han（韩照）, Kai Zhou（周凯）, Qi Liu（刘琦）, Qiming He（何启鸣）, Xuanze Zhou（周选择）, Chen Chen（陈陈）, Yanguang Zhou（周艳光）, Xiaolong Zhao（赵晓龙）, Guangwei Xu（徐光伟）, and Shibing Long（龙世兵） 通讯作者： 徐光伟，中国科学技术大学微电子学院   本研究发现，随着氧化铂电极中氧组分的升高，器件的势垒高度逐渐增加，但开尔文探针显微镜测量表明电极的功函数差别不大，如图1所示，说明势垒的升高并非来源于电极功函数的变化，同时排除了费米能级钉扎效应的影响。 图1 不同氧化铂电极的势垒高度和功函数 随着氧化铂电极厚度从3、6、9增加到12nm，器件的势垒高度也逐渐增大，这种变化趋势与电偶极子效应非常类似。观察发现，肖特基界面的氧化铂会结晶形成多晶，并且其中的铂离子和氧离子呈层状交替排列，离子层平行于氧化镓表面，如图2所示。 图2 肖特基界面处的氧化铂呈层状交替排列并有一定的取向性 这种离子层的交替排列，导致氧化铂多晶中存在电偶极子，影响到界面处载流子的跃迁，使得肖特基势垒升高，如图3所示。 图3 肖特基界面处的能带示意图...

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选一系列文章供大家阅读，这些文章体现了IOP期刊的高质量和创新性，并呈现了一些受关注的研究工作。欢迎大家阅读下载！ 精选文章 Journal of Physics D: Applied Physics PtNi multi-branched nanostructures as efficient bifunctional electrocatalysts for fuel cell Kai Zhao, Tangjiang Qian, Xiaoyan Bai, Menglin Feng, Han Gao, Tianyu Xia, Ziyu Wang and Haizhong Guo   Micromagnetic manipulation and spin excitation of skyrmionic structures Lan Bo, Chenglong Hu, Rongzhi Zhao and Xuefeng Zhang   Nanotechnology...

本篇研究来自华中科技大学薛堪豪课题组。本文回顾了固体能带计算的历史，分析了密度泛函理论带隙问题的根源，建立各种解释之间的联系,并对方法的未来发展趋势进行展望。 文章介绍 DFT-1/2 and shell DFT-1/2 methods: electronic structure calculation for semiconductors at LDA complexityGe-Qi Mao(毛格齐), Zhao-Yi Yan(鄢诏译), Kan-Hao Xue(薛堪豪), Zhengwei Ai(艾正蔚), Shengxin Yang(杨晟鑫), Hanli Cui(崔寒立), Jun-Hui Yuan(袁俊辉), Tian-Ling Ren(任天令) and Xiangshui Miao(缪向水) 通讯作者： 薛堪豪，华中科技大学集成电路学院   近期，应IOP出版社旗下Journal of Physics: Condensed Matter期刊编辑的邀请，华中科技大学集成电路学院缪向水、薛堪豪团队撰写了关于DFT-1/2以及shell DFT-1/2新型能带计算方法的长篇综述论文。这篇38页的论文DFT-1/2 and shell DFT-1/2 methods: electronic structure calculation for semiconductors at LDA complexity回顾了固体能带计算的历史，分析了密度泛函理论带隙问题的根源，建立各种解释之间的联系。特别是，针对巴西圣保罗大学费雷拉教授等人于2008年提出的DFT-1/2能带计算方法，薛堪豪教授等人从固体的基本哈密顿量出发进行了详细的数学推导，特别是强调了其自能势形式的物理来源，推导过程的变量标记与Richard Martin的Electronic Structure经典论著严格保持一致。文章阐明了薛堪豪教授于2018年提出的shell DFT-1/2改进方法的基本思路与其应用效果，并介绍了DFT-1/2的其他重要发展。在带隙修正的层面上，我们还比较了DFT-1/2与杂化泛函、sX-LDA、GW、电子自相互作用修正（SIC）、Koopmans-compliant泛函、剪刀算符、DFT+U、Delta-sol等其他方法之间的联系与区别。论文展示了(shell) DFT-1/2是特别适合于微电子、光电子等领域的半导体能带计算方法，列举了诸多成功应用实例，并分析了方法可能的局限性。该论文将吸引更多学者关注DFT-1/2与shell DFT-1/2计算方法，拓展其具体应用，并为方法的进一步发展指明方向。   图1.半导体带隙的定义（φ-χ）以及shell DFT-1/2的实空间自能修正  ...

随着近年人工智能技术的发展，构建更高效、更智能的硬件系统越来越成为关注的焦点。传统计算机基于冯诺依曼结构，它的数据吞吐能力往往受限于其中分立设计的存储和计算单元之间的失配。在人工智能时代，因存储器时延和带宽的不足，传统计算机在大数据处理时面临严重的能效问题。同时，无人驾驶、仿生机器人、脑机接口等虽然得益于人工智能技术发展，在智能水平上有了很大的提升，但在运动感知能和生物兼容性等方面，仍然表现得不够好。这两方面的困境都使得科学家们去思考新的计算范式，转而从生物系统的计算、感知和运动功能方面去汲取灵感。 因此，所谓的神经形态系统引起了世界范围内的兴趣，这一领域旨在从大脑的神经生物学架构中汲取灵感，构建一个高度智能、超低能耗的计算系统。近些年来自不同区域、不同学科背景的科学家都为这一方向提出了新的方案和新的思考。然而这一领域的发展仍然亟需解决来自材料、器件、电路、制造设备、辅助设计工具、应用场景、未来发展方向等多个方面的问题。 中国正在成为这一研究领域最活跃的地区之一。《2022中国神经形态器件与应用研究路线图》于近日发表在Neuromorphic Computing and Engineering期刊上。该路线图从中国科学家的视角出发，描绘了构建神经形态系统的潜在趋势。来自中科院、清华大学、北京大学、南京大学、复旦大学、华中科技大学等国内多个研究团队探讨了关于这一方向的多个核心主题，主要分成了神经形态系统的材料与器件、神经形态系统的工具与应用、神经形态计算的未来展望三个部分，涉及了电子科学、计算机科学、材料学、物理学等多个学科。这为寻求能够像人类一样计算、感知和运动的极高能效和高度智能的电子系统提供指导，也为这一领域的发展提供中国智慧。相信这一领域的发展将催生一些激动人心的新应用场景和新技术范式。 文章介绍 2022 roadmap on neuromorphic devices & applications research in China Qing Wan, Changjin Wan, Huaqiang Wu, Yuchao Yang, Xiaohe Huang, Peng Zhou, Lin Chen, Tian-Yu Wang, Yi Li, Kanhao Xue, Yuhui He, Xiangshui Miao, Xi Li, Chenchen Xie, Houpeng Chen, Z. T. Song, Hong Wang, Yue Hao, Junyao...