基于h-BN钝化的氢终端金刚石表面导电沟道表现出高的空穴迁移率，但是当前h-BN钝化金刚石主要采用机械剥离的方法，无法实现大尺寸导电沟道，难以满足实际的应用要求。本文系统地开展了经典转移h-BN对氢终端金刚石表面导电沟道的载流子输运影响研究。通过微波化学气相沉积外延生长高质量单晶金刚石，并通过表面氢化处理得到氢终端金刚石。通过湿法转移不同层数h-BN制备出h-BN/H-diamond异质结，系统地研究了沟道载流子输运特征。研究结果表明，h-BN转移后沟道导电性能明显增强，且随着h-BN厚度的增加，沟道导电性增强效果趋于稳定。多层h-BN的转移可使氢终端金刚石表面载流子密度提升近2倍，方阻降低到之前的50%。当前的结果显示h-BN/H-diamond异质结可能存在转移掺杂效果，使得载流子密度显著提升。伴随载流子密度的增加，h-BN钝化的金刚石表面沟道迁移率保持稳定，h-BN在金刚石表面吸附，使得原本在氢终端表面的负电荷向h-BN表面移动，作用距离加大，减弱了氢终端金刚石导电沟道中空穴和介质层负电荷的耦合作用，使其迁移率保持稳定。

图5   不同厚度的h-BN转移后氢终端金刚石电学性能

金刚石异质结是金刚石半导体发展的重要思路。本文通过经典转移的方法实现了氢终端金刚石表面h-BN的异质结，且相较于单纯的暴露于大气中的氢终端金刚石而言，沟道导电性显著增加，得益于沟道载流子浓度的提高。相比于剥离的方法，转移的方法有望实现大面积转移。文章利用湿法转移技术制备了h-BN与H-diamond异质结，通过对比转移前后的电学特性，讨论了异质结中转移掺杂现象。文章数据详实，讨论充分。

费米子是标准模型中物质构成的基本单元，这些基本的粒子通过相互作用构建了物质世界。同时，费米子也是凝聚态物理领域和量子化学计算中需要处理的核心的微观自由度，对理解高温超导电性、刻画量子磁性、描述分子结构和功能均起决定性作用。但是在经典计算机上模拟多费米子模型比较普遍地会遇到负符号问题，需要的计算复杂度往往随着粒子数的增长呈指数增长。而超冷原子系统提供了一种直接对相互作用费米子进行量子模拟的有效手段和实验平台，即通过微观可控的方式在物理实验中实现一个费米子模型，通过对体系进行测量获取模型的微观和宏观特性，从而加深对相关物理机制的认知和对关键参数的测定。近年来，实验对多费米子系统的基态、热平衡态、量子多体动力学进行了丰富的研究，在BEC-BCS渡越、费米子哈伯德模型、量子多体局域化的研究中取得多项研究进展。在量子模拟中对经典计算不能有效模拟的物理进行研究，包括宏观的量子现象和微观的物理机制等，体现了可控量子系统中的量子优越性。本文将简单介绍相互作用费米子的模型以及其在描述量子多体物质状态中的重要性，并阐述相互作用导致的各种超流和密度波关联物态，而这些物态对理解高温超导和量子磁性有重要科学意义。同时，关联物态的模拟在经典计算机上往往具有指数复杂度，而量子模拟的相关研究在标定相变参数、表征物态性质上体现了量子优越性。

该文对费米子的量子模拟领域的新进展进行了评述和展望。基于超冷原子的量子模拟最近取得了诸多进展，此文对量子多体的基态和低温热平衡态以及动力学进行了评述，该工作可能引起量子模拟方面研究的兴趣。

等离子体喷流对撞是天体物理和激光等离子体物理中常见的流体力学现象。构建对撞等离子体状态和喷流初始条件的流体定标关系，对于相关实验的物理设计和数据分析具有重要意义。本文采用最新升级的二维自由拉格朗日辐射流体模拟程序MULTI-2D，研究了高速(≥100 km/s)、高密度(≥10 g/cm³)条件下的喷流对撞过程。基于不同条件下等离子体喷流高速对撞过程的模拟数据，通过机器学习中的贝叶斯推断方法构建了描述等离子体喷流对撞过程的流体定标规律。研究结果表明：锥形等离子体喷流对撞易于形成等容分布的高密度等离子体；提高喷流的初始密度和速度，有利于提高对撞等离子体的密度和温度；提高喷流的初始温度，有利于提高对撞后的温度，但会降低对撞后的等离子体密度。当等离子体喷流的初始密度、温度和速度分别设定为15 g/cm³，30 eV和300 km/s时，对撞后的等离子体密度可以达到300 g/cm³以上，这对于双锥对撞点火方案中的快电子加热过程非常重要。

图1  不同时刻锥形等离子体喷流对撞的密度和温度分布图

文章采用二维辐射流体程序模拟研究了对称的锥形高密度等离子体喷流高速对撞过程及对撞后等离子体状态与喷流初始条件的流体定标率，为双锥对撞点火方案的实验设计提供了强有力支撑，贝叶斯统计方法的应用具有很强的创新性。

退相干抑制是量子系统控制中一项重要的控制任务。受到经典控制理论中的前馈控制的启发，本文借助弱测量和环境辅助测量提出一种新的退相干抑制方案，并将其推广到一般的N量子比特情形。所提方案的核心思想是：在退相干通道前，借助弱测量算符和前馈控制算符将量子比特转移到一个对环境噪声更鲁棒的状态上；在退相干通道中，对与被保护的量子比特耦合的环境进行测量；在退相干通道后，再借助相应的反转算符恢复初始状态。所提方案适用于具有至少一个可逆的Kraus算符的任意退相干通道下的量子状态保护。假设所考虑的振幅阻尼或相位阻尼退相干通道的特性是完全已知的，那么所提方案即便是在重阻尼情况下也能取得100%的保真度，这是所提方案的最大优势。以2量子比特纠缠态的并发度增强和噪声环境下量子隐形传态的保真度提高为例设计了两组数值仿真实验，推导了性能指标的解析表达式，并通过与无保护方案对比凸显出所提方案的优越性。

图10   受保护的量子隐形传态的原理图

量子退相干的有效抑制是实现各种量子任务的重要保障，长期以来人们对此进行了深入广泛地研究。在此背景下，作者基于弱测量和环境辅助的测量技术提出了一种全新的量子状态保护方案，文章还将该方案用于对两体量子纠缠和量子隐形传态保真度的控制上，得到理想结果。

碲锌镉探测器长期暴露于辐射环境下时，会形成不同程度的辐照损伤，影响器件性能甚至失效，极大缩短探测器在辐射场中的服役时限。本文首先利用Geant4程序包对能量为1.00—14.00 MeV的中子在碲锌镉中的输运过程进行模拟，获取初级离位原子的信息，进而结合级联碰撞模型，对不同能量的中子在碲锌镉材料中造成的辐照损伤进行模拟计算。计算结果表明初级离位原子能量大部分位于低能端，并随着入射中子能量升高，初级离位原子的种类更加丰富，能量也逐渐增大；中子辐照碲锌镉材料时非电离能损沿着深度方向均匀分布，且非电离能损随着入射中子能量的增加呈现先增大后减小的趋势；辐照损伤量—原子离位次数(dpa)的计算结果表明，dpa也随入射中子能量升高呈先增大后减小的趋势，进一步分析可知随着入射中子能量增大，非弹性散射成为造成材料内部离位损伤的主要因素。

图7  不同反应类型造成离位原子数随能量变化 (a) Cd；(b) Te；(c) Zn；(d) Tot

本文作者利用Geatnt4模拟程序包对能量为1-14MeV的中子在碲锌镉中的输运过程进行模拟。模拟过程参数设计合理，结果讨论准确详细，结论有理有据，具有很好的研究与理论价值。

因具有反向系间窜越过程(reverse intersystem crossing，RISC)在低成本就可实现高效率发光，激基复合物(exciplex)型有机发光二极管(organic light-emitting diodes，OLEDs)是目前的一个研究热点。其微观过程通常表现为极化子对的系间窜越(ISC)过程占主导，引起的磁电致发光(magneto-electroluminescence，MEL)效应和磁电导(magneto-conductance，MC)效应都是正值，且MEL幅值大于MC幅值；由于在一般电流(I)范围内存在线形关系EL ∝ η·I，对应的磁效率(magneto-efficiency，Mη)也是正值。本工作却在激基复合物与电致激基复合物(electroplex)共存的器件中发现：虽然在小电流下MEL值也大于MC值，但是电流增大后MEL值逐渐小于MC值，即Mη值由正变成负。通过对比该型器件与纯激基复合物型器件中不同的物理微观过程发现：激基复合物与电致激基复合物共存器件中存在从激基复合物到电致激基复合物的Dexter能量转移(Dexter energy transfer，DET)过程，此过程会增强电致激基复合物的RISC过程，且DET过程会随电流的增大而增强，导致器件在大电流下表现为RISC过程主导的负Mη。本工作有助于认识激基复合物型OLEDs中激发态间的相互作用规律，也为制作高效率发光器件提供了理论参考。

图3  (a)—(c) 器件2和(d)—(f) 器件3室温下不同电流时的MC，MEL和Mη曲线

本文研究了不同结构OLED器件的微观物理过程，阐明了激基复合物和电致激基复合物的形成机制，该研究可以促进理解基于激基复合物和电致激基复合物 OLEDs 器件内部的微观物理机制，也为制作高性能发光器件提供非常好的参考价值。

提出一种基于耦合光力系统的一维晶格理论方案，其中由多个腔场模和机械模式组成，通过调控系统的参数，使其获得集体动力学演化规律，来研究其中的拓扑相变和拓扑量子通道。首先，通过分析该晶格系统的能谱和边缘态，研究其拓扑特性和拓扑量子通道。其次，基于拓扑绝缘体的散射理论和输入输出关系，研究平均光子数和反射系数相的环绕数，探测系统的拓扑边缘态和拓扑不变量。另外，考虑无序缺陷对拓扑特性的影响，发现系统受拓扑的保护，使边缘态对其具有鲁棒性；但无序和微扰大于能隙时，边态模和不变量会发生改变。该理论研究结果可以应用于量子通信和量子信息处理中。

图10  反射系数相的环绕数与无序缺陷的物理图像

本文介绍了一种基于耦合光力系统的一维晶格系统，并通过调控特定的系统参数，研究其中的拓扑相变和拓扑量子通道。考虑无序缺陷对系统拓扑特性的影响，发现系统受拓扑的保护，使边缘态对其具有鲁棒性。该研究结果在未来量子信息处理中具有广泛前景。

厚度低至原子层的金属薄膜具有优越的光吸收能力和导电特性，尤其是在金属薄膜和介质界面激发的表面等离激元，可以很好地捕获光子并产生热载流子，使其在提高太阳能电池的光电转换效率、设计近红外波段的光电探测器和基于表面等离激元的传感器等方面表现出优异的性质。然而，目前还缺少对金属薄膜的表面等离激元和热载流子性质的系统理论研究。本文基于多体第一性原理计算方法，系统地研究了1—5个原子层厚Au(111)薄膜的表面等离激元特性，以及由表面等离激元产生的热载流子的能量分布和输运性质。研究结果表明，Au(111)薄膜具有低损耗的表面等离激元特性。同时，在Au(111)薄膜和介质界面激发的表面等离激元约束程度较强，可以增强局部电场，这在纳米光子学应用中至关重要。此外，Au(111)薄膜具有高热载流子产生效率，且产生的热电子及热空穴能量较高，具有优异的平均自由程和平均自由时间。意外的是，Au(111)薄膜的直流电导率显著优于块体Au。这些结果为Au(111)薄膜在光电子器件和能量转换设备等的设计和制造提供了新的思路和理论基础。

图10  热载流子的能量分布 (a) 块体Au；(b)—(f) 1—5层Au(111)薄膜

该文开展了Au(111)薄膜表面等离激元和热载流子输运性质研究。研究结果表明，Au(111)薄膜主要适宜产生高能热空穴，原子层数的增加可以提高Au(111)薄膜中热载流子的平均自由程和平均自由时间，Au(111)薄膜（特别是1 层Au薄膜）的导电特性优于块体Au。文章选题较新颖，对于理解厚度低至原子层的金属薄膜的光电性能理解具有重要科学意义。

近年来，非厄米系统涌现出了大量新颖现象，比如传统体边对应的失效、非厄米趋肤效应(non-Hermitian skin effect)等等。本文通过逆参与率和平均逆参与率,研究非厄米Su-Schrieffer-Heeger (SSH)模型的本征态的局域性以及非厄米趋肤效应，并且研究了系统的体边对应率。在此基础上，进一步研究了同位无序对系统非厄米趋肤效应的影响。研究发现，由于受到拓扑保护，无序不会破坏拓扑零能的波函数局域性，但是会极大地影响体态的非厄米趋肤效应。引入无序以后，系统的体态将会迅速扩展到体内。非厄米趋肤效应对同位无序表现了脆弱性。当无序增强，非厄米趋肤效应会受到很大的压制。无序会减小系统的能隙和虚部能量。我们的研究加深了人们对非厄米趋肤效应的认识。

图4 (a)，(b) 开边界条件下的能谱，红色点表示拓扑零能，蓝色表示体态本征能量，(c)—(e) 不同无序强度d下的波函数

作者在本文中利用IPR讨论了非厄米趋肤效应，并讨论了其受disorder的影响。文章可读性强，结论合理，具有一定的科学价值。

基于HL-2A实验参数，利用TOQ程序构建了具有不同台基结构的平衡，在BOUT++三场模块下对台基磁流体力学(magnetohydrodynamics，MHD)稳定性进行数值模拟研究。线性模拟表明，减小台基高度、增大台基宽度、减小台基电流能够提高台基MHD稳定性，利用色散关系理论，对上述现象进行解释。在MHD稳定性的前提下，预测了不同台基宽度对应的最高台基高度，对数据进行拟合，得到可以预测临界台基高度的公式，并在此基础上结合动理学气球模(kinetic ballooning mode，KBM)理论，同时预测了台基高度和宽度。本文也研究了台基结构对MHD不稳定模式的影响，线性模拟表明，台基高度能够微弱影响不稳定模式的径向模展宽；非线性模拟表明，不稳定模式的前期增长主要受单一主导模的影响，模式增长到一定大小会发生台基坍塌，爆发边缘局域模(edge localized mode，ELM)，ELM尺寸的演化与主导模幅值的演化同步，总体来说具有较大线性增长率的平衡在非线性模拟中具有更大的ELM尺寸和更广范围的台基坍塌。

图9 (a) 不同安全因子的条件下，剥离-气球模(PBM)稳定性限制下的台基高度和宽度的关系，以及动理学气球模(KBM)稳定性限制下的台基高度和宽度的关系，两者的交点即为台基高度和宽度的预测值；(b) 剥离-气球模(PBM)稳定性约束拟合直线的斜率k和截距b随q₉₅的变化

该文利用BOUT++中的三场程序扫描了一系列具有不同高度和宽度的HL-2A平衡的MHD稳定性，并结合动理学理论，给出了台基高度和宽度的稳定性边界，这对HL-2A托卡马克的台基物理研究具有新意。

硼烯是继石墨烯以来很有潜力的新型二维材料，本文采用格林函数方法结合Landauer-Büttiker公式，着重研究了电极-中心区连接方式、层间跃迁和在位能无序对双层硼烯纳米带电荷输运的影响，计算了双层硼烯纳米带的色散关系、透射谱以及电流-电压曲线。计算结果表明：双层硼烯纳米带均呈现金属行为，该现象与电极-中心区连接方式、层间跃迁以及无序均无关，定性解释了双层硼烯为金属的实验结果。当左右电极为单层硼烯时，体系透射谱不存在量子化电导平台，相应的电流小于左右电极均为双层硼烯纳米带的情况。电流与层间跃迁的关系依赖电极-中心区连接方式。当左右电极为双层硼烯时，随层间跃迁的增大，电流先增大后减小；当左右电极不相同时，随层间跃迁的增大，电流先迅速增大而后达到饱和；当左右电极为上(下)层硼烯时，随层间跃迁的增大，电流振荡下降(上升)。最后发现双层硼烯纳米带的输运性能随无序强度的增大而减弱。

图4 不同层间跃迁下，双层硼烯纳米带的电流-电压曲线，此时左右电极均为双层硼烯纳米带，不同颜色曲线代表不同的层间跃迁积分

二维材料是当前凝聚态和材料物理的研究热点之一。近来多个实验组成功制备二维单原子硼烯，由此引起了人们的广泛关注。在本论文中，基于紧束缚模型，作者利用格林函数方法和Landauer-Buttiker公式，考虑电极-中心区连接和层间跃迁对双层硼烯纳米带量子输运的影响，计算了体系的色散关系、电导以及电流-电压曲线等物理量。计算结果表明：双层硼烯纳米带呈现金属行为，这与电极-中心区连接以及层间跃迁均无关，定性解释了双层硼烯为金属的实验结果。同时，他们还发现电流与层间跃迁的关系依赖电极-中心区连接方式。论文很及时也很有意义，条理清晰、叙述清楚、物理分析合理。

航天器处X 射线脉冲星观测信号模拟对脉冲星信号处理方法及导航方案的验证具有重要意义。通过建立航天器处光子到达时间与相位之间的关系，可显著提高脉冲星信号模拟算法的效率。目前建立的航天器处光子到达时间与相位之间关系模型并未考虑接收信号频率变化，模拟精度较低。针对这一问题，本文建立了考虑频率一、二阶导数时的光子到达时间与相位关系模型，并基于该模型给出航天器处观测信号模拟方法，提高了脉冲星观测信号模拟算法精度。仿真实验证明，相比于迭代法或实时计算航天器处光子到达速率函数的方法，利用推导的光子到达时间与相位关系模型，仿真速度最高可提高3个数量级，保证了信号模拟算法的高效率；且相比于未考虑频率变化的情况，由包含频率一、二阶导数的模型得到的Pearson相关系数最高可提高350.0%，显著提高了计算精度。

图12  两种方法在不同观测时间下的Pearson相关系数对比

文章针对目前文献给出的航天器处光子到达时间与相位之间的关系模型并未考虑接收信号频率变化的问题，建立了考虑频率一、二阶导数时的航天器处光子到达时间与相位关系模型，并基于该模型给出一种航天器处X射线脉冲星观测信号模拟方法，提高了脉冲星观测信号模拟算法精度。仿真实验结果验证了方法的有效性，所提方法具有一定创新性和工程实用性。