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物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所
物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

欧阳钟灿

半月刊

1000-3290

wulixb@aphy.iphy.ac.cn

010-82649294

100190

北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　 欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。
正式出版
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    磁阵列微波放电中和器的电子引出机制

    付瑜亮张思远孙安邦马祖福...
    208-213页
    查看更多>>摘要：微波放电中和器作为微波离子推力器系统的重要组成部分,在维持航天器电位平衡、中和羽流方面发挥着重要作用,其电子引出性能直接关系到电推力器系统的工作状态.在磁阵列微波放电中和器的磁场结构定型实验中,发现调转磁阵列朝向后引出电流的伏安特性曲线差异极大.由于磁阵列微波放电中和器的放电室直径仅 10 mm,介入式探针诊断对等离子体干扰大,本文采用了一体化粒子模拟方法对中和器的工作过程进行仿真,仿真结果与实验现象相符合.通过对比不同磁场结构、工作电压下的等离子体参数分布,发现引出孔附近的电势分布决定着中和器的电子引出能力;并进一步揭示了离子在中和器电子引出过程中发挥的关键作用,阐明了磁场结构对中和器电子引出能力的影响机制.最后,本文总结了微波放电中和器有效引出电子的两个必要条件:1)磁场梯度指向引出孔,引导等离子体迁移;2)引出孔附近有足够的离子抬升电势,降低或打破电势阱.

    电子回旋共振中和器电子引出

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    表面烧蚀对等离子体的影响及其与电磁场相互作用

    丁明松刘庆宗江涛傅杨奥骁...
    214-227页
    查看更多>>摘要：表面烧蚀显著影响高速流动中等离体子鞘分布及其与电磁场相互作用的特征.考虑高超声速飞行器表面烧蚀引射机制、烧蚀产物参与流场等离子体生成过程、含碱金属的混合电离气体导电机理和电磁动力学机制,通过耦合求解带电磁源项的三维热化学非平衡流动控制方程、电场泊松方程和磁矢量泊松方程,建立了含碱金属烧蚀的高速流动/等离子体/电磁场耦合计算方法,结合常见的碳碳材料和硅基酚醛树脂材料烧蚀热解过程,较为系统地开展了多种条件下表面烧蚀对高超等离子体鞘影响及其与电磁场相互作用的机制与规律研究.研究表明:烧蚀效应对流场等离子体分布的影响受烧蚀质量引射率和碱金属质量占比共同作用,当碱金属含量较高时,碱金属电离反应占主导,电子数密度可增大 1-2个数量级;不同材料烧蚀对等离子体的影响存在差别,硅基酚醛树脂的烧蚀质量引射率较大,电离生成CO+,C+的摩尔分数接近空气主要电离组分NO+,O2+,其影响不容忽视;烧蚀材料中碱金属可以显著提升磁流体力学控制效果,随着碱金属占比增大,电磁场耦合作用效果增强,二者呈非线性关系;在速度较低时,纯空气本身的电离度低导致电磁场耦合作用效果弱,通过含碱金属烧蚀来提升电磁作用效果的效率更高.

    电磁流动耦合烧蚀碱金属等离子体高超声速流动

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    不同荷载作用下二维硼烯的力学性能及变形破坏机理

    韩同伟李选政赵泽若顾叶彤...
    228-239页
    查看更多>>摘要：二维硼烯具有丰富的物理和化学性质,在凝聚态物理和材料科学等领域引起了广泛的研究兴趣,但硼烯在不同荷载作用下的力学性能和变形破坏机理仍需进一步研究.本文采用分子动力学方法模拟了硼烯的拉伸、剪切和纳米压痕破坏过程,获得了硼烯的关键力学性能参数,并从两种不同类型的B—B键长随应变/压入深度的变化规律分析了硼烯在不同载荷作用下的力学性能和变形破坏机理.研究发现,硼烯的拉伸力学性能表现出显著的各向异性特性,沿扶手椅方向的杨氏模量和强度远高于沿锯齿方向,而硼烯的剪切力学性能的各向异性特性不明显,产生以上现象的原因可归因于强σ键B—B键和弱多中心键的不同贡献.研究还发现,硼烯在球形和圆柱形压头载荷作用下表现出不同的力学响应规律.在球形压头载荷作用下,硼烯能承受的最大压入载荷远低于圆柱形压头的情况,而且无法测得与拉伸一致的本征力学性能参数,而采用圆柱形压头沿不同的方向压入硼烯薄膜时,硼烯也表现出与拉伸时类似的各向异性特性,并且可以测得与拉伸时一致的杨氏模量等力学性能参数.本文还研究了压痕模型尺寸与压头半径的比值、压头加载速率和加载温度等因素对硼烯力学性能参数的影响规律.以上研究结果可为基于硼烯的微/纳米机电系统的实际应用提供重要指导.

    硼烯力学性能变形机理分子动力学

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    基于第一性原理研究杂质补偿对硅光电性能的影响

    王秀宇王涛崔雨昂吴溪广润...
    240-249页
    查看更多>>摘要：通过磷(P)和硼(B)共掺杂在硅禁带中构建了P+/B-局域态能级,形成了具有杂质补偿结构的硅.采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理研究了杂质补偿硅(n/p-Sic)的电子态密度、介电函数和折射率等光电性能.态密度研究表明,相同浓度P和B掺杂(12.5%)的n-Si和p-Si被完全杂质补偿后,费米能级位于两相邻态密度峰构成的谷底,且态密度不为零.在介电函数和折射率研究中,发现n-Sic在掺杂比例CB/CP0=0.25时,在低能区具有最大的介电函数和最大折射率.此外,对比本征硅及其掺杂物的介电常数实部(Re),发现如下规律:在E>4eV的高能区,本征Si,n/p-Si和p-Sic的Re为负值;而在0.64<E<1.50 eV的低能区,n-Sic在掺杂比例CB/CP0=0.25时的Re为负值;这表明在此掺杂比例下n-Sic能在更低的能量下就能获得较好的金属性,从而揭示了其价带电子更易被低能量的长波长光激发.理论研究表明,n-Sic在掺杂比例CB/CP0=0.25时具有较好的光电性能,可能与n-Si被B杂质补偿后部分Si—Si键变成Si—B键的同时产生的Si悬挂键以及在Si禁带中形成的局域态能级有关.

    第一性原理态密度杂质补偿硅光学性质

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    原位加热诱导Nb扩散引起Nb0.8CoSb有序度的转变

    李其柱范浩涵高梓恒南鹏飞...
    250-256页
    查看更多>>摘要：本文以覆盖Nb薄膜的半赫斯勒合金Nb0.8CoSb为研究对象,成功利用原位加热透射电镜技术在高温下诱导Nb扩散,致使Nb0.8CoSb转变为有序度更高的Nb0.8+δCoSb,即倒空间漫散带代表的短程有序结构转变为超结构衍射点代表的长程有序结构.进一步的分析表明,这种超结构的调制波矢为q=(a∗+b∗-c∗)/3,其形成主要源自于Sb和Nb组分的变化.与离位合成的Nb0.84CoSb的微观结构进行对比,发现二者中超结构不同,这种超结构的调制波矢为 q=(2a∗-2c∗)/3,主要源自于Nb组分的变化.此项研究揭示了组分导致超结构的多样性以及半赫斯勒合金结构相变的复杂性,丰富了对半赫斯勒合金材料的理解,对相变材料的设计以及功能调控具有重要指导意义.

    固态相变原位加热短程有序半赫斯勒合金

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    单轴应变对Sb2Se3空穴迁移率的影响

    张冷沈宇皓汤朝阳吴孔平...
    257-264页
    查看更多>>摘要：硒化锑(Sb2Se3)是一种物相简单、元素丰富、经济友好的太阳电池吸收层材料,具有广阔的应用前景.然而,Sb2Se3 较弱的导电性成为了限制电池器件性能的重要因素.迁移率是材料与器件的重要电学参数,应变可以改变载流子迁移率,因此,研究应变对Sb2Se3 的载流子迁移率特性影响具有实际意义.本文通过密度泛函理论和形变势理论,系统研究了单轴应变对Sb2Se3 能带结构、禁带宽度、等能面、有效质量的影响,分析了沿着x,y,z方向的三种单轴应变对载流子沿着x,y,z方向的迁移率μx,μy,μz的影响.研究发现,对于无应变的Sb2Se3,μx远大于μy和μz,实验上应该将x方向作为Sb2Se3 的特定生长方向(即内建电场方向).综合应变对带隙、等能面、分态密度及迁移率的影响,本研究认为当应变沿着y轴方向,且压应变为 3%的时候,能获得最佳性能的Sb2Se3 太阳电池吸收层材料.

    Sb2Se3迁移率形变势应变工程

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    强关联电子相变氧化物材料及多场调控

    周轩弛李海帆
    265-277页
    查看更多>>摘要：外场激励通过调控强关联氧化物中自由度间的关联耦合作用,触发其发生多重莫特电子相变和轨道重构,在强关联电子相变氧化物体系中发现了丰富的新奇物性和量子转变,为构筑新型类脑神经元逻辑器件、磁电耦合器件及能量转换器件奠定基础,引起了凝聚态物理领域的广泛关注.本工作系统地回顾了国内外科研团队在强关联氧化物电子相变特性多场调控领域的研究进展,旨在凸显离子、应力场和栅极电场等新型功能调控自由度在强关联氧化物电子相变特性调控和新型功能特性设计中的关键作用,阐明强关联氧化物中微观自由度的关联耦合作用对其宏观关联电子相变特性的基础调控规律,为实现强关联氧化物电子相变特性的可控设计与精准调控提供理论依据,期望利用多物理场的调控作用在强关联电子相变氧化物材料体系中发现更多的新物理、新物性、新器件和新应用.

    强关联氧化物电子相变关联物性调控金属-绝缘体转变

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    金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜结构的透射增强效应

    关建飞俞潇丁冠天陈陶...
    278-286页
    查看更多>>摘要：为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程.研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式,当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波在该结构中的产生透射增强.在此基础上,分析了狭缝宽度及其占空比对透射谱峰的定量影响.结果显示:周期确定时随着狭缝宽度的增大,峰值透射率则呈现先增大后减小的变化趋势;宽度确定时随着占空比的增大,峰值透射率会呈现单调降低的变化趋势,而透射峰中心波长呈现近似线性蓝移趋势,这为灵活调节异常透射的中心波长提供了一种有效手段.

    光学异常透射金属光栅塔姆等离激元类法布里-珀罗共振

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    非掺杂型Si/SiGe异质结外延与表征

    耿鑫张结印卢文龙明铭...
    287-294页
    查看更多>>摘要：以自旋为编码单元的硅基半导体量子计算与传统微电子工艺兼容,易拓展且可以同位素纯化提高退相干时间,因而备受关注.本研究工作通过分子束外延生长了高质量非掺杂型Si/SiGe异质结并测试了二维电子气迁移率.球差电镜观察到原子级尖锐界面,原子力显微镜表征显示其表面均方根粗糙度仅为 0.44 nm,低温下迁移率达到 20.21×104 cm2·V-1·s-1.不同栅压下载流子浓度和迁移率的幂指数为 1.026,材料丁格比值在7-12之间,表明载流子主要受到背景杂质散射和半导体/氧化物的界面散射.

    Si/SiGe异质结二维电子气霍尔迁移率硅基量子计算

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    SrRuO3薄膜中自旋轨道力矩效率和磁矩翻转的晶向调控

    赵珂楠李晟芦增星劳斌...
    295-302页
    查看更多>>摘要：过渡金属氧化物SrRuO3 薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料.然而,目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节.本文研究了晶体取向对SrRuO3 薄膜SOT性能的调控作用.制备了(111)取向SrRuO3/CoPt异质结构,发现其SOT效率高达0.39,自旋霍尔电导达2.19×105ℏ/(2e)Ω-1·m-1,分别较(001)取向提高了86%和369%.此外,在SrRuO3(111)器件中实现了低至 2.4×1010 A/m2 临界电流密度下的电流驱动的垂直磁化翻转,较(001)晶向降低了 37%.这些结果表明,晶体取向是显著提升SrRuO3 基SOT器件综合性能的有效途径,为发展高效自旋电子器件提供了新思路.

    过渡金属氧化物电荷-自旋互转换自旋-轨道力矩晶向调控

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