中国科学家研发出全球最薄光学晶体：转角菱方氮化硼

中国科学家研发出全球最薄光学晶体：转角菱方氮化硼 这是世界上已知最薄的光学晶体，能效相较于传统晶体提升了100至1万倍，为新一代激光技术奠定理论和材料基础。光学晶体可实现频率转换、参量放大、信号调制等功能，是激光技术的“心脏”，而激光技术是我们当前科技文明的基石，在微纳加工、量子光源、生物监测等领域大放光彩。据悉，集成化、微型化、多功能化是未来激光器的发展方向，但传统光学晶体很难在有限厚度内高效产出激光，因此制备更轻薄的光学晶体成为各国科学家竞相研发的焦点。“转角菱方氮化硼”的研发将极大地推动我国新一代集成化激光技术的发展，未来有望在光刻机等微纳加工设备上带来激光技术的新突破。目前，研究团队已与国内激光器公司合作，并成功研发了新一代的全光纤激光器，同时与用户单位合作，推进该技术在光学芯片、量子技术、航空航天特种用途等领域的研发应用。 ... PC版： 手机版：

科学家实现钙钛矿单晶薄膜技术突破 晶体生长周期缩短至1.5天

科学家实现钙钛矿单晶薄膜技术突破 晶体生长周期缩短至1.5天 据介绍，金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管和辐射探测器等领域有重要应用。目前，这些器件主要采用多晶薄膜为光活性材料，其表界面悬挂键、不饱和键等缺陷将显著降低器件性能和使用寿命。单晶薄膜材料本体不含有晶界等缺陷，是制备光电子器件的理想候选材料，但如何可控、低温合成该类材料仍是该领域所面临的主要挑战。官方资料显示，单晶材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程。对钙钛矿单晶而言，其生长过程中的控制步骤仍不明确。研究团队采用原位显微观测、胶体扩散吸光度测试、核磁共振扩散序谱等手段，定量化分析了钙钛矿前驱体溶液中的溶质扩散过程，同时结合分子动力学和数值仿真，证实了物质传递过程是钙钛矿单晶薄膜生长的决速步骤。随后，研究团队开发了以二甲氧基乙醇为代表的高通量单晶生长溶液体系，通过多官能团配位作用细化前驱体胶束尺寸，将前驱体体系的扩散系数由1.7×10-10 m2 s-1提高至5.4×10-10 m2 s-1，从而使得单晶薄膜的生长速率提高约3倍，制备环境温度普遍降低了30℃~60℃。例如，在70℃下，甲胺铅碘单晶薄膜的生长速度可达到8.0 µm min-1，在一个结晶周期内单晶薄膜尺寸可达2 cm。研究团队进一步证实了该单晶薄膜生长技术的普适性，实现了30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长方法。另外，该晶体生长技术可抑制单晶薄膜中的晶格缺陷形成，制备单晶薄膜的载流子迁移率高达160 cm2 V-1 s-1、扩散长度超80 µm，这些物理性质参数达到了目前商业化晶硅半导体材料水平。以制备的单晶薄膜为活性层的辐射探测器件，在零偏压模式下的灵敏度高达到1.74×105 µC Gy−1 cm−2，并在英寸级像素阵列化器件中展示出优异的空间尺度上一致性，实现了自供电模式下大面积复杂物体的X射线成像。这项工作阐明了钙钛矿单晶薄膜的晶化机理，为新一代的高性能光电器件提供了丰富的材料库。据悉，相关成果发表于国际知名学术期刊《自然-通讯》。 ... PC版： 手机版：

单向玻璃背后的魔力：光学超材料领域有了突破性进展

单向玻璃背后的魔力：光学超材料领域有了突破性进展 材料的磁性会影响它与光的相互作用。图片来源：Ihar Faniayeu/哥德堡大学非互惠磁电效应新型超材料利用了非互惠磁电效应（NME）。非互惠磁电效应意味着材料的特定属性（磁化和极化）与光或其他电磁波的不同场分量之间存在联系。NME效应在天然材料中微不足道，但科学家们一直试图利用超材料和超表面来增强这种效应，因为这将释放出巨大的技术潜力。"到目前为止，NME 效应还没有在工业中得到实际应用。"阿尔托大学的博士研究员 Shadi Safaei Jazi 说："大多数建议的方法只能用于微波，而不能用于可见光，而且这些方法也无法用现有技术制造。研究小组设计了一种光学 NME 超材料，可以利用现有技术、传统材料和纳米制造技术制造出来。"革新光学应用这种新材料开辟了原本需要强大外部磁场才能发挥作用的应用领域例如，制造真正的单向玻璃。目前销售的"单向"玻璃只是半透明的，光线可以从两个方向穿过。当两面的亮度不同时（例如窗户内外），它就会像单向玻璃一样。但基于 NME 的单向玻璃不需要亮度差异，因为光线只能从一个方向穿过。"想象一下，在你的房子、办公室或汽车里有一扇装有这种玻璃的窗户。无论外面的亮度如何，人们都无法看到里面的任何东西，而你却可以从窗户欣赏到完美的景色，"Safaei 说。如果技术取得成功，这种单向玻璃还能阻挡现有太阳能电池向太阳辐射的热辐射，从而减少太阳能电池捕获的能量，从而提高太阳能电池的效率。"这项研究发表于 2024 年 2 月 12 日的《自然-通讯》（Nature Communications）上。编译自/scitechdail ... PC版： 手机版：

北大美女博士开发全新晶体管 性能媲美商用高端芯片 登Nature顶刊

北大美女博士开发全新晶体管 性能媲美商用高端芯片 登Nature顶刊 发表在Nature上的这篇论文（Nature, 2023, 616: 66–72），内容是关于晶体管的。北京大学介绍称，为解决我国高端芯片的“卡脖子”问题尽一份力，于梦诗在博士攻读期间选择了二维半导体材料的可控制备作为主攻方向。化学专业的她，自学了固体物理、半导体器件物理等基础知识，打下了坚实的理论基础。首例外延高κ栅介质集成型二维鳍式晶体管（2D Bi2O2Se/Bi2SeO5 FinFET）在导师彭海琳教授的指导下，她与团队开发了全新的二维鳍式晶体管构筑方法，实现了世界首例二维半导体鳍片/高κ栅氧化物异质结阵列的外延生长及其三维架构的集成制备。并研制了高性能二维鳍式场效应晶体管（2D FinFET），性能可比拟商用高端芯片。这一研究成果在国际顶级期刊Nature上发表。据介绍，这一原创性工作突破了后摩尔时代高速低功耗芯片的二维新材料精准合成与新架构集成瓶颈，为开发未来先进芯片技术带来了新的机遇，被评选为2023年度“中国半导体十大研究进展”。在保研北大之前，于梦诗本科就读于南京理工大学2015级高分子材料与工程专业。本科期间就以第一作者发表7篇SCI论文，其中1篇进入ESI全球前1%的高被引论文，总影响因子达27.12，达到学校博士生毕业要求。 ... PC版： 手机版：

研究：新方法有望制造性能更好的低成本光电材料

研究：新方法有望制造性能更好的低成本光电材料 一项新发表在英国《自然》期刊上的国际研究表明，用一种新方法对半导体材料氧化亚铜进行“扭曲”后，发现其捕获光能后转化为可用电能的性能提升70%。这种方法有望制造性能更好的低成本光电材料。 新华社报道，铜氧化物是价格低廉、储量丰富的半导体材料，具有良好的导电性和光学性能，可用于制造太阳能电池、光电器件、传感器等。铜氧化物虽然在捕捉阳光并将其转化为电荷方面相当有效，但容易丢失电荷，材料性能有限。 研究人员说，他们发现电荷在这种半导体材料中沿着对角线方向移动时，比沿着表面或边缘移动要远得多，而能让电荷移动得更远就意味着材料性能更好。 为优化这种低成本材料的性能，研究人员利用薄膜沉积技术，在常温常压下制备出高质量的氧化亚铜晶体薄膜，通过精确控制晶体的生长和流速，使晶体的生长方向“扭向”对角线方向，并观察晶体的生长方向如何影响电荷在材料中的有效移动。 他们发现，对这种新技术制造的氧化亚铜光电阴极的测试表明，与现有的电沉积氧化物制成的光电阴极相比，性能提高70%以上，同时晶体薄膜稳定性也显著提升。 2024年5月5日 1:55 PM

新型光学超材料可实现真正的单向透光玻璃

新型光学超材料可实现真正的单向透光玻璃 在纳米尺度上控制和操纵光的能力为超材料在各个领域的应用开辟了广阔天地。现在，芬兰阿尔托大学的研究人员创造出了一种新的光学超材料，它可能使真正的单向透光玻璃成为现实。磁电（ME）效应的最一般形式是指材料的磁性和电性之间的耦合。在光学频率下，磁化对传统材料的影响可以忽略不计，但使用超材料则可以增强这种影响，在超材料中，光的电分量可以诱导磁化，而磁分量可以产生偏振。以往的研究表明，微波频率的磁性很强，在这一频谱范围内会产生明显的超材料效应。尽管经过了二十年的理论研究，但直到现在，人们还很难实现在这一范围之外工作的超材料。全电磁频谱示意图这种新型超材料依赖于非互惠磁电效应（NME）。非互易磁电效应意味着材料的磁化和偏振特性与光或其他电磁波的不同成分相关联。"到目前为止，NME效应还没有实现现实的工业应用，"该研究的主要作者沙迪-萨法伊-贾兹（Shadi Safaei Jazi）说。"大多数提出的方法只能用于微波，而不能用于可见光，而且也无法用现有技术制造出来"。研究人员利用现有技术和纳米制造技术成功克服了这些问题，创造出一种三维光学 NME 超材料，其单个元原子由传统材料钴和硅制成，可自发磁化。这种新型超材料为那些原本需要强大外部磁场才能发挥作用的应用铺平了道路，例如真正的单向玻璃。目前所谓的"单向"玻璃实际上只是半透明的，光线可以从两个方向穿过。当两侧亮度不同时，它就像单向玻璃。然而，基于 NME 的单向玻璃不需要这种亮度差异，因为光线只能够从一个方向穿过。"想象一下，在你的房子、办公室或汽车里有一扇装有这种玻璃的窗户，"Safaei 说。"无论外面的光线如何，人们都无法看到里面的任何东西，而你却可以从窗户欣赏到完美的景色。"这种超材料还有可能阻挡现有太阳能电池向太阳辐射的热辐射，从而降低其捕获的能量，从而提高太阳能电池的效率。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版： 手机版：