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量子点电路量子电动力学热电二极管与晶体管
摘要： 量子点电路量子电动力学系统近期的突破性进展，无论从基础研究角度还是量子光子器件应用前景来看都极具潜力。然而，这类装置作为热电器件的可能性尚未被深入探究。本文通过Keldysh非平衡格林函数方法证明，腔耦合双量子点可成为优异的量子热电二极管和晶体管?；诰芳颖浠坏脑銮课⑷欧椒ㄏ允荆淙鹊缡湓颂匦远缘缱?光子相互作用的依赖关系超越了传统二阶微扰理论的预测。特别值得注意的是，在线性输运区间内，强光-物质相互作用会引发显著的电荷与热量整流效应以及热晶体管效应，这为量子热电器件开辟了前沿新领域。
关键词： 整流、光-物质相互作用、电路量子电动力学（cQED）、二极管、晶体管、热电、热晶体管、量子点
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用双激光微加工提高材料去除效率
摘要： 与文献报道的激光烧蚀工艺相比，采用连续波熔化激光与纳秒喷射激光相结合的方式可使材料去除效率提升2至8倍。复合激光所需能量降低主要源于对熔化过程中辐照时间的优化——该阶段消耗了总能耗的主要部分。本研究所用激光器在9毫秒熔化时间下获得了最高熔化效率的最优作用时长，该数值与一维加热模型推导结果进行了对比。通过展示纯熔化冶金图像及引入喷射脉冲后高效熔化状态下形成的孔洞，为熔体喷射现象提供了实证依据。结果表明约90%的熔池被喷射排出，且孔洞周边仅有少量材料再沉积。
关键词： 束流-物质相互作用，短脉冲激光，激光材料加工，激光熔化
更新于2025-09-23 15:21:01
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卤化铅钙钛矿中强激子-光子耦合的最新进展
摘要： 半导体激子-极化激元源于激子与受限腔光子模的强耦合，不仅在宏观量子效应中具有基础重要性，在超低阈值极化激元激光器、慢光器件和量子光源等领域也拥有广阔应用前景。最新研究表明，金属卤化物钙钛矿因其低成本制备工艺、大激子振子强度及结合能，成为激子-极化激元器件的理想候选材料。本文综述了钙钛矿激子-极化激元及极化激元激光器的最新研究进展，重点讨论平面与纳米线法布里-珀罗微腔中的极化激元特性及其材料与光物理机制，并展望了钙钛矿极化激元研究领域现存挑战。
关键词： 激子-极化激元、低阈值激光器、卤化铅钙钛矿、光学微腔、强光-物质相互作用
更新于2025-09-23 15:21:01
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[ACS研讨会系列] 本科课程中的拉曼光谱学 第1305卷 || 通过讨论光-物质相互作用探究紫外/可见光谱、红外光谱、荧光光谱与拉曼光谱的异同
摘要： 光谱学是化学领域中不可或缺的工具，在本科课程中全程都有所涉及。从基础层面看，光谱学测量的是电磁辐射与物质之间的相互作用。通常，学生通过练习测量光谱来表征分子并分析实验结果。然而，教学过程中往往过于忽视电磁辐射与物质具体相互作用机制的讲解，导致学生对不同光谱技术的适用性缺乏区分和理解。本文通过探讨散射、吸收和发射过程，帮助理解红外与紫外-可见（吸收）、荧光（发射）以及拉曼（散射）等不同光谱技术。旨在为教师提供多样化的可视化框架及实践练习，用于本科课堂和实验室的光谱学教学。预期成果是让学生更深入地理解实验光谱技术，从而提升对科学过程的批判性思维能力。
关键词： 拉曼光谱、紫外-可见光谱、荧光光谱、光-物质相互作用、红外光谱、光谱学
更新于2025-09-23 15:21:01
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三栅极硅纳米线场效应晶体管的电导调节灵敏度
摘要： 采用电流瞬态直接测量法研究了SOI三栅硅纳米线的单粒子瞬态(SET)响应。通过两个步骤将收集电荷分布与模拟结果进行对比：一是使用详细的电荷产生描述进行沉积能量的蒙特卡罗模拟，二是进行收集电荷的TCAD模拟，获得了与实验数据良好的一致性。因此，现有模拟工具经过少量优化后即可用于此类集成器件的模拟。对SET的分析表明，收集到的电荷值既低于根据线性能量转移(LET)估算的电荷，也低于纳米线中实际产生的电荷，揭示了纳米线器件对高LET离子的有限敏感性。
关键词： 纳米线、单粒子效应瞬态（SEE）、单粒子瞬态（Single - Event Transient）、超薄绝缘体上硅（Ultra - Thin SOI）、粒子 - 物质相互作用、单粒子效应（Single - Event Effect）、Geant4、鳍式场效应晶体管（FinFET）、技术计算机辅助设计（TCAD）、多栅极、模拟、单粒子瞬态（SET）、实验
更新于2025-09-23 15:21:01
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非偶极光-物质相互作用的超强耦合区域
摘要： 我们提出了一种电路量子电动力学方案，该方案能够实现单量子比特与量子谐振器之间非偶极相互作用下的超强耦合区域。研究表明，系统哈密顿量可很好地用双光子量子拉比模型近似描述，并提出一个简单的散射实验来探测其基本特性。特别地，我们确定了一种驱动方案，该方案能揭示旋转波近似失效所导致的选律变化，以及从强双光子相互作用到超强双光子相互作用的转变过程。最后，我们发现当耦合强度接近坍缩点时，在输出荧光光谱中可观测到窄谱区域的频率拥挤现象，这为直接观察固态器件中光谱坍缩的起始提供了途径。
关键词： 非偶极光-物质相互作用、光谱坍缩、双光子量子拉比模型、超强耦合区、电路量子电动力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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单光子与磁涡旋的强耦合
摘要： 强光-物质耦合意味着腔体光子与其他类型的物质激发态之间发生相干交换。该技术可用于通过量子总线（光子）耦合不同量子比特（物质），或实现不同类型激发态的通信，例如将光转换为声子或磁振子。迄今为止尚未探索的一个界面是光与拓扑保护的类粒子激发态（如磁畴壁、斯格明子或涡旋）之间的耦合。我们通过理论证明：超导腔中的单个光子可与纳米盘内磁涡旋的回旋模式实现强耦合。我们结合数值计算与解析方法，针对超导共面波导谐振器及不同纳米盘构型（材料与尺寸）展开研究。结果表明，为增强耦合效应，谐振器中制造的收缩结构至关重要——这使得半径200-400纳米、共振频率达数GHz的CoFe纳米盘能够实现强耦合。这种强耦合机制允许单个光子与涡旋回旋量子态进行相干交换。因此，本计算表明所提出的器件可作为光子与回旋涡旋之间的换能器，为通过拓扑?；さ淖孕し⑻ㄈ缥行蛩垢衩髯樱├床钩涑剂孔颖忍乜倭说缆?。最后我们讨论了基于涡旋作为短波长磁振子发射器的量子数据处理潜在应用。
关键词： 腔量子电动力学、拓扑磁性、共面波导谐振器、纳米谐振器、磁涡旋、光-物质相互作用
更新于2025-09-23 15:19:57
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非晶有机薄膜极化激元激光器的温度依赖性
摘要： 自首次观测以来，有机薄膜中的极化激元激光阈值异常偏高——鉴于玻色-爱因斯坦凝聚本应在极低泵浦功率下发生。本研究采用垂直光学微腔结构，探究了非晶态有机薄膜2,7-双[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴的极化激元激光器温度依赖性。当温度低于45K时观测到激光阈值升高，而温度升至室温过程中阈值保持不变。与之形成对比的是，腔极化激元的能量色散特性与温度无关。低温条件下，极化激元色散曲线下方会出现能量弛豫瓶颈现象。该瓶颈被证实是导致阈值随温度降低异常升高的原因。随着泵浦功率增加，在激光发射起始前可观察到放大自发辐射（ASE）。我们还研究了纯有机薄膜的光致发光随温度的变化规律，以阐明激子极化激元色散中瓶颈效应的起源。
关键词： 激子、极化激元激光、光-物质相互作用、腔体、强耦合
更新于2025-09-23 15:19:57
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金属有机框架包覆光纤中的纳米尺度光-物质相互作用
摘要： 利用客体挥发性有机化合物蒸气与多孔金属-有机框架（蒸气-MOF相互作用）之间的主客体相互作用所引起的折射率（RI）变化，在光子蒸气传感器中具有广阔前景。因此，研究纳米多孔金属-有机框架（MOFs）中的光-物质相互作用，对于基于MOF的光子器件至关重要。本研究通过光纤器件展示了在MOFs中操控光以探究蒸气-MOF相互作用的方法，系统研究了蒸气-MOF相互作用及光-蒸气相互作用（利用MOFs中的光来感知蒸气-MOF相互作用导致的RI变化）。采用长周期光纤光栅（LPFG）激发包层模，在ZIF-8敏感涂层中实现消逝场传感。结合量子化学计算与光学模拟的实验结果表明：在蒸气-MOF相互作用过程中，ZIF-8内蒸气脱附的微观能量、RI变化与消逝场增强三者存在关联。由于RI变化异常显著，ZIF-8中包层模的消逝场得到极大增强，从而有效感知蒸气-MOF相互作用。作为概念验证，ZIF-8涂层的LPFG传感器在9.8-540 ppm线性范围内对乙醇蒸气的检测展现出1.33 pm ppm?1的高灵敏度。该研究为基于MOF的光波导/光纤传感器设计与制备提供了重要指导。
关键词： 纳米尺度、金属-有机框架、光-物质相互作用、蒸汽传感、光纤
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于电荷响应核模型的多尺度耦合麦克斯韦方程与可极化分子动力学模拟
摘要： 基于多尺度模型，我们开发了一种耦合麦克斯韦方程与可极化分子动力学模拟的计算方案，用于描述晶体固体中光电磁波与分子的耦合动力学过程。该方案采用电荷响应核模型来体现分子的电子极化效应，适用于涉及光谱学和光子学中原子运动的非电子共振型光-物质相互作用系统。由于该方案能同步追踪宏观尺度的介质内光传播过程与微观尺度的分子在光电场作用下的运动，从而实现对实验装置的建模及其测量过程的模拟。作为首次应用，我们展示了冰晶固体三种基础光谱学的数值模拟案例：可见光反射与透射模拟、红外吸收测量以及受激拉曼散射测量，这些案例清晰呈现了光谱过程中相互作用的光场与分子的详细行为特征。
关键词： 光-物质相互作用、电荷响应核模型、光谱学、光子学、麦克斯韦方程组、可极化分子动力学
更新于2025-09-19 17:13:59