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太赫兹自旋光电子专题编者按
2020, 69 (20): 200101.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
基于d维GHZ态的多方量子密钥协商
唐杰, 石磊, 魏家华, 于惠存, 薛阳, 武天雄
2020, 69 (20): 200301.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
提出了一个基于d维多粒子GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) 态作为量子信道的多方量子密钥协商协议. 该方案充分利用时移操作将密钥编码到量子态序列中, 通过dZ基测量得到密钥. 除此之外, 本方案确保多个参与者是完全对等且公平的, 对最终密钥生成的贡献是平等的. 安全性分析表明本方案能够有效抵抗内部参与者和外部窃听者的攻击.
基于中值滤波和非均匀B样条的拉曼光谱基线校正算法
王昕, 康哲铭, 刘龙, 范贤光
2020, 69 (20): 200701.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
基线校正是拉曼光谱数据预处理的关键步骤之一, 是消除荧光干扰的有效方法. 传统的多项式拟合和均匀B样条拟合算法原理简单、易于实现, 但拟合阶数和内节点的不确定性限制了其灵活性. 因此, 本文提出了一种基于中值滤波和非均匀B样条的拉曼光谱基线校正算法. 该算法首先通过平滑预处理、差分计算和设置阈值筛选波谷点, 并根据光谱数据的波谷位置自适应地选择非均匀B样条的内节点; 接着利用中值滤波算法对光谱数据进行处理, 使非均匀B样条算法能够更好地拟合基线. 该算法克服了传统B样条算法需要根据不同的拉曼光谱手动选择内节点的缺点, 同时避免了光谱数据中的随机噪声对基线拟合的影响, 且进一步提高了光谱基线校正效果. 实验结果表明, 该算法能较好地消除拉曼信号基线漂移, 且不存在过拟合和欠拟合现象. 因此, 该算法可以为光谱数据的进一步分析提供更准确、可靠的信息.
退火效应增强铁磁异质结太赫兹发射实验及机理
高扬, ChandanPandey, 孔德胤, 王春, 聂天晓, 赵巍胜, 苗俊刚, 汪力, 吴晓君
2020, 69 (20): 200702.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
系统研究了退火效应对飞秒激光脉冲驱动的基于钴铁硼/重金属异质结辐射太赫兹波的影响. 通过对发射样品进行退火处理, 在钨/钴铁硼结构中观察到三倍增强的太赫兹波辐射, 而铂/钴铁硼结构中太赫兹波的强度也获得了双倍提升. 通过太赫兹时域光谱系统对异质结样品的透射测量和四探针法电阻率测量实验, 验证了退火效应的主要机理可能源于材料结晶引起的热电子平均自由程增加, 以及材料对太赫兹波的吸收降低. 本研究不仅加深了对自旋太赫兹辐射机理的理解, 而且为研制高性能太赫兹辐射源及其应用有一定的贡献.
自旋电子太赫兹源研究进展
许涌, 张帆, 张晓强, 杜寅昌, 赵海慧, 聂天晓, 吴晓君, 赵巍胜
2020, 69 (20): 200703.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
太赫兹频段在电磁波谱上位于红外和微波之间, 兼具宽带性、低能性、高透性、指纹性等诸多优势特性, 在航空航天、无线通信、国防安全、材料科学、生物医疗等领域具有重要的应用前景. 太赫兹科学与技术的发展和应用在很大程度上受限于源的水平, 新型太赫兹辐射源的机理研究和器件研制至关重要. 自旋太赫兹发射不仅从物理上提供了操控飞秒自旋流的可能, 而且有望成为下一代超宽带、低成本、高效率新型太赫兹源的优选. 本文系统地综述了自旋电子太赫兹源的发展历程、实验装置、发射机理、材料选择, 以及前景展望, 重点介绍了飞秒激光诱导的超快自旋流、铁磁和非磁界面的自旋电荷转换以及太赫兹发射等物理机制方面的研究进展. 本文还分别介绍了基于重金属、拓扑绝缘体、Rashba界面和半导体等体系的自旋电子太赫兹源.
高性能太赫兹发射: 从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子
王航天, 赵海慧, 温良恭, 吴晓君, 聂天晓, 赵巍胜
2020, 69 (20): 200704.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
利用飞秒激光脉冲激发铁磁/非磁异质结构有望实现高效太赫兹辐射, 从而打破制约太赫兹技术快速发展的瓶颈. 拓扑绝缘体是一种新型二维材料, 其自旋霍尔角远大于重金属材料, 可以与铁磁层结合构成自旋太赫兹发射器. 为了研究拓扑绝缘体/非磁异质结中的太赫兹产生和调控机理, 本综述从飞秒激光激发的超快光电流响应入手, 结合拓扑绝缘体的晶体结构与电子结构, 分析了拓扑绝缘体薄膜中的太赫兹发射机理, 揭示了不同非线性效应产生的超快光电流随外界条件的依赖关系, 证实了使用多种手段调控拓扑绝缘体出射非线性太赫兹辐射的可能性; 以铁磁/重金属异质结为例, 探究了自旋太赫兹发射器的优势与调控方法. 结合这两种发射机理, 通过非线性太赫兹与自旋太赫兹的合成作用, 可以实现在拓扑绝缘体/铁磁异质结中偏振可调谐的太赫兹发射.
磁控溅射法生长Bi2Te3/CoFeB双层异质结太赫兹发射
张帆, 许涌, 柳洋, 程厚义, 张晓强, 杜寅昌, 吴晓君, 赵巍胜
2020, 69 (20): 200705.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
自旋太赫兹源作为一种新型太赫兹辐射源, 以其高效率、超宽带、低成本、易集成等优点已成为太赫兹科学与应用领域的研究热点. 本实验报道了晶圆级磁控溅射生长的多晶拓扑绝缘体Bi2Te3和铁磁体CoFeB双层异质结纳米薄膜发射太赫兹电磁波, 并对太赫兹辐射特性进行了深入而系统的实验研究. 在飞秒激光放大级脉冲作用下, 该异质结呈现出高效率的太赫兹发射, 且辐射偏振可通过外加磁场方向控制. 通过与Pt/CoFeB对比, 研究发现Bi2Te3/CoFeB的发射性能与Pt/CoFeB双层异质结相当. 实验还对生长在不同衬底上的Bi2Te3/CoFeB的发射性能进行了对比研究, 发现MgO衬底上制备的样品具有相对较好的太赫兹辐射性能. 本实验研究不仅对自旋太赫兹发射机理有更加深入的认识, 而且通过样品和结构的优化, 有望获得更高的发射效率, 且该发射器具有大尺寸批量生长、成本较低的优势, 具备商业化应用的潜力.
分子离子碎裂过程中动能释放的校准方法
张敏, 闫顺成, 高永, 张少锋, 马新文
2020, 69 (20): 203401.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
分子离子碎裂过程中, 动能释放(KER)是一个重要的物理参量, 通过研究其分布特征, 可以获取母体离子态布居、分子结构、以及解离机制等信息. 本文以CO2+ → C+ + O+两体碎裂过程为例, 详细介绍了KER的重构过程. 利用C+离子的二维动量分布、KER与离子出射角度的关系, 校准了影响KER重构的实验参数: 飞行时间、飞行时间谱仪电压、位置坐标. 校准过程中, 只有当碎片离子的二维动量分布呈圆形或者KER与离子出射角的分布呈直线时, 影响KER重构的参数才符合校准标准.
难熔金属钒熔化行为的局域原子结构模拟与分析
蒋元祺
2020, 69 (20): 203601.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
采用经典分子动力学(molecular dynamics, MD)方法, 模拟了16000个钒原子在5种不同熔化速率(γ1 = 1 × 1011 K/s, γ2 = 1 × 1012 K/s, γ3 = 1 × 1013 K/s, γ4 = 1 × 1014 K/s 与γ5 = 1 × 1015 K/s)下原子结构的熔化行为. 结果表明: 不同熔化速率对难熔金属钒的熔点影响明显, 不过随着温度升高, 体系特征原子结构诸如体心立方(BCC)、六角密堆(HCP)、面心立方(FCC)、简单立方(SC)以及二十面体(ICO)的相对分布次序并不随熔化速率的改变而改变, 温度仍然是影响原子结构分布的主要因素. 通过从头算分子动力学(ab initio MD)与热力学分析发现, ICO能够在液态金属区域稳定存在, 一方面是因为其孤立团簇的相对稳定性和团簇寿命要优于晶体型原子团簇, 另一方面是因为其拥有相对较高的团簇熵与相对较低的自由能.
S/X双频带吸波实时可调的吸波器
周仕浩, 房欣宇, 李猛猛, 俞叶峰, 陈如山
2020, 69 (20): 204101.  出版时间: 2020-10-20
摘要 +
本文提出了一种基于频率选择表面(FSS)的双频带实时可调的吸波器, 可以实时调控雷达散射截面(RCS). FSS的单元由带有缺口的圆环和弯曲的十字交叉偶极子组成. 通过切换嵌入在单元中的PIN二极管工作状态, 可以调控单元的谐振频率. 同时设计了一种新型的偏置网络来实现FSS阵面的可重构, 利用现场可编程门阵列(FPGA)对单元的“开/关”状态独立编码, 从而实现了对单元的散射场独立调控. 利用单元工作状态编码, 阵列RCS变化范围分别在S频带达到33dB (3.2 GHz), 在X频带达到26dB (10.3 GHz). 仿真分析和实验结果都证明了设计的合理性.
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