1 浙江经济职业技术学院 汽车技术学院,杭州 310018
2 浙江理工大学 机械工程学院,杭州 310018
3 浙江大学 信息与电子工程学院,杭州 310027
设计并制备了一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管，它由两个结构为Ni/Ge/GeOx/Al2O3∶HfO2/Pd的忆阻器背对背组成，共用阻变层GeOx/Al2O3∶HfO2、衬底Ge和底电极Ni，阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极，中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究了Ge基忆阻器光电响应特性，并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步地，探究了器件的物理机制并验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性与标准CMOS工艺兼容性等优势，能有效简化器件制备工艺、降低制造成本，可为下一代光电芯片研发提供参考。
锗 忆阻器 光控晶体管 光电特性 器件物理 氧空位缺陷态 能带结构 非平衡载流子 Ge memristor phototransistor photoelectric characteristic device physics oxygen vacancy defect energy band structure non-equilibrium carriers
武汉滨湖电子有限责任公司，湖北 武汉 430205
瞬时测频（IFM）是现代电子战中的一项重要技术。传统基于电子学的方法由于自身瓶颈面临极大的挑战，基于光子辅助的IFM技术因其具有大带宽、低损耗、小尺寸、轻重量和抗电磁干扰等优势而备受关注。推导了基于双臂非平衡光链路的瞬时测频理论，并采用简单的器件搭建了验证系统，实现了对0.5~18.5 GHz信号的频率测量。研究表明：实测结果与理论非常吻合，并获得了较优的测量精度（±60 MHz以内）。相位调制链路的采用使得系统的前端得到简化，因而在**应用上有较好的潜力。
瞬时测频 幅度比较函数 相位调制 非平衡光链路 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712001
1 华中师范大学 粒子物理研究所 武汉 430079
2 南京信息工程大学 物理与光电工程学院 南京 210044
3 成都工业学院 电子工程学院 成都 611730
4 武汉光谷未来学校 武汉 430078
5 运城学院 物理与电子工程系 运城 044000
为了从相对论重离子碰撞实验确定量子色动力学（Quantum Chromo-dynamics，QCD）所预言的相变临界点和相边界，必须考虑实验数据中非临界涨落、有限系统尺度、有限演化时间的影响。本文综述了这三方面工作的主要内容、结果和意义。对于非临界涨落，主要讨论了由于有限事件数对观察量测量的影响，估计了在相对论重离子对撞机（Relativistic Heavy-Ion Collider，RHIC）能量扫描区，精确测量高阶守恒荷高阶矩所需要的事件数。提出用泊松分布描述有限末态粒子数所致的统计涨落，将统计涨落和实验结果比较，发现统计涨落贡献为主，必须扣除泊松主导的统计涨落。提出混合事件方法，定义动力学累积矩为原始样本的累积矩减去混合样本的累积矩，利用多相输运模型（A Multiphase Transport Model，AMPT）的default模型重建了一个与之相对应的混合事件样本，结果表明：动力学累积矩确实能很好地扣除泊松样的统计涨落，尤其是中心度bin宽度和探测器效率的影响。对于有限系统尺度的影响，利用三维三态Potts模型研究了各种有限系统尺度下，它的磁化强度的高阶感应率在一级相变、临界点，以及平滑过渡区域的行为。发现在固定外场，穿越相边界的时候，从二阶到六阶磁化率都会出现非单调行为，或符号的变化，而且在三个相变区域，非单调行为类似。因此，仅从非单调行为不能区分不同级数的相变。进一步研究了磁化率的有限尺度标度行为，它们的标度指数在不同级数相变中是不一样的，可以区分不同级数的相变。根据观测量的有限尺度标度性，给出了用固定点确定临界参数的定量方法，并将该方法应用到三维三态Potts模型模拟产生的数据分析，展示了方法的精确有效性。对于非平衡演化的影响，采用Metropolis算法模拟了三维Ising模型在临界点附近从非平衡到平衡的演化过程。发现其序参量在演变过程中以指数形式趋近其平衡值，这与动力学朗之万方程给出的结果相同。临界温度下的平均弛豫时间随系统尺度的z次幂发散，表明它能很好地表示动力学方程中的弛豫时间。非平衡演化过程中序参量的三阶矩和四阶矩会出现正、负值震荡，符号取决于观测时间，结果与平滑过渡区动力学模型一致。研究还发现，在平滑过渡区，非平衡演化持续时间非常短，非平衡对观察量的影响非常弱；但是在一级相变线上，非平衡弛豫的时间非常长，非平衡豫影响不可忽略。这些定性特征对实验确定QCD的临界点和相边界具有重要的指导意义。
相对论重离子碰撞 QCD相变 非临界涨落 有限系统尺度 非平衡 Relativistic heavy ion collisions QCD phase transition Non-critical fluctuations Finite system size Non-equilibrium
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南昆明 650223
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南昆明 650223
HgCdTe多层异质结技术是未来主流红外探测器发展的重要技术方向，在高工作温度、双 /多色和雪崩光电管等高性能红外探测器中扮演着重要的角色。近年来基于多层异质结构的 HgCdTe高工作温度红外探测器得到了快速发展，尤其是以势垒阻挡型和非平衡工作 P+-π(ν)-N+结构为主的器件受到了广泛的研究。本文系统介绍了势垒阻挡型和非平衡工作 P+-π(ν)-N+结构 HgCdTe红外探测器的暗电流抑制机理，分析了制约两种器件结构发展的关键问题，并对国内外的研究进展进行了综述。对多层异质结构 HgCdTe红外探测器的发展进行了总结与展望。
碲镉汞 多层异质结 势垒 非平衡工作 焦平面器件 HgCdTe, multilayer heterojunction, barrier, non-eq
1 三菱电机(中国) 有限公司研究开发部, 上海 200336
2 京都大学低温和物质科学研究中心, 日本 京都 606-8501
3 华东师范大学, 上海 200241
为理解和处理介观系统中电子自旋传输的基础理论问题, 对典型的三节点一维相互作用链模型的非平衡自旋传输特性进行了理论分析以及解析公式的推导。首先严密推导出半填充假设下模型的基态并计算了各节点的初始电荷。然后基于 Keldysh 非平衡格林函数理论, 阐述了其基本理论方法并推导了考虑电子间库仑相互作用及 Hartree-Fock 近似条件下模型的非平衡自旋传输特性(非平衡微分自旋电导、自旋传输电流和自旋电荷分布) 的主要解析公式。最后在典型参数条件下使用这些初始电荷和解析公式对相关模型的非平衡自旋传输特性进行了自洽计算, 并给出相应的物理解释, 验证了公式的正确性和有效性。
量子理论 一维相互作用链系统 非平衡自旋传输 Keldysh 理论 Hartree-Fock 近似 quantum theory one-dimensional interacting chain system nonequilibrium spin transport Keldysh formalism Hartree-Fock approximation
1 新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 密码科学技术国家重点实验室, 北京 100878
利用非平衡光纤干涉系统,理论分析且实验测量了光反馈强度变化过程中,光场不同状态即相干光、相干与混沌的混合光及混沌光的光子互相关,并实现了对上述光场的区分。研究分析了不同状态光场的二阶光子互相关随着延迟时间和相干时间的变化,结果表明:相干光的二阶光子互相关g(2x)(τ)只在零延迟处存在极小值且为0.5;混沌光g(2x)(τ)只在对称延迟处存在两个极大的峰值且为1.25;相干与混沌的混合光g(2x)(τ)不仅在零延迟处存在极小值,而且在对称延迟处存在两个极大的峰值,同时随着混沌光所占比例的增大,g(2x)(τ)延迟对称处的峰值从1增至1.25,零延迟处的g(2x)(0)由0.5增至1,表明此时混合光场正由相干光向混沌光过渡。实验上测量了无反馈时,相干光的二阶光子互相关g(2x)(τ)并获得光场的相干时间为65 ns;反馈强度在2.5%时,测得混沌激光的g(2x)(τ)并得出混沌光占比75%,及相应的相干时间0.7 ns;反馈强度为18%时,测得相干塌陷混沌光的g(2x)(τ)及其相干时间0.8 ns。理论与实验结果符合良好。表明该方法可明确区分不同混沌占比状态下的光场及对应的相干时间,为进一步揭示及监测输出光场的量子统计特性提供了理论和实验基础。
激光光学 混沌激光 光子互相关 非平衡干涉 光子统计 光学学报
2021, 41(24): 2414002
1 山西大学 光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 山西 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 山西 030006
3 山西大学物理电子工程学院, 太原 山西 030006
在铷原子波段将光场信息编码到Time-bin 量子比特, 然后将Time-bin量子比特在光纤中经过2.3 km的远距离传输, 利用非平衡马赫-曾德尔干涉仪对传输后的Time-bin的相干度进行测量, 实验结果显示单光子量级的Time-bin远距离传输后其相干保持度为81%。
Time-bin量子比特 长距离传输 非平衡马赫-曾德尔干涉仪 相干保持度 time-bin long distance transmission non-equilibrium Mach – Zehnder interferometer coherence retention
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所, 四川 绵阳 621000
高超声速飞行器再入大气层时, 受到激波的压缩和激波层内粘性阻滞作用, 周围绕流流场的空气温度在4 000~15 000 K之间, 使空气中的氧、 氮分子发生离解, 从而出现高温气体效应, 形成高焓化学非平衡流。 飞行器表面防热材料基本都含有大量的碳元素, 通常情况下主要是氧原子与碳发生反应, 但在焓值大于18 MJ·kg-1的情况下, 氮原子与飞行器表面碳反应的无量纲烧蚀因子BCN>0.172 5, 此时碳在高焓空气介质中的无量纲质量烧蚀因子BCair>0.345, 因此, 碳的氮化烧蚀变得非常剧烈, 和氧化烧蚀相当; 同时离解的氮原子也会在飞行器表面发生催化复合反应放出大量的热, 使飞行器表面承受更多的热载荷。 因此, 分析高焓化学非平衡流流场中的氮原子具有现实意义。 在地面模拟设备中建立高焓化学非平衡流场, 对氮原子进行测量技术, 可以很好的对其进行研究。 双光子吸收激光诱导荧光(TALIF)技术作为一种非接触测量, 在不干扰流场环境的情况下, 可以直接获得氮原子的浓度分布。 对流场氮原子激发荧光, 通过布置在风洞试验段外与流场和激光形成的平面呈垂直方向的ICCD获取到二维氮原子的荧光信号。 为确保荧光图像的清晰及视场合适, 选择了Nikon f=50 mm F/1.4镜头作为前级收光设备。 实验成像采用50次曝光的累计结果, 以消除气流扰动及激光能量抖动造成的不确定性。 实验中, 在理论激发波长附件进行测试, 优化选择出206.717 nm作为正式实验中脉冲激光的最佳激发波长。 在最佳激光波长条件下, 从小到大调整激发能量, 获得了该环境下的氮原子激发的非饱和线性区为1.8 mJ以下。 正式实验过程中激光能量为1.6 mJ, 处于线性区。 对所获取的荧光图像进行处理, 提取激光中心线上的荧光强度进行分析, 发现无论是亚声速还是超声速, 荧光强度沿径向都呈驼峰状分布, 与之前氧原子测试结果比较, 发现流场中氮分子还未完全离解, 这符合实验风洞流场特性。
高焓化学非平衡流 氮原子 激光诱导荧光 优化选择 High-enthalpy chemical non-equilibrium flow Nitrogen atom Laser-induced fluorescence Optimization 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2135
