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国际光学顶级期刊《Laser&Photonic Review》刊发郝跃院士团队研究成果

内容摘要

近日，西安电子科技大学郝跃院士团队在硅基纳米阵列中如何高效率地产生二次谐波技术方面取得学历验证码1002无标题了突破性进展，其研究被国际光学顶级期刊《Laser&Photonic Review》报道（中科院一区，IF：13.1）。

硅是开发先进光子和光电子器件公认最有前途学历验证码1002无标题的材料之一，其具有显著的三阶非线性光学响应。在非线性光学中，二阶非线性元件的磁化率比三阶非线性元件高10个数量级，在非线性光子器件中具有更高的应用价值。然而，由于硅晶体的中心对称结构，这使得它缺乏体二阶光学非线性。通过在硅表面或界面上引入中心对称破缺，从而有可能实现基于硅的二阶非线性光学响应。最近发现，在高Q Si超表面中可以观察到面内反转对称破坏的二次谐波(second harmonic generation，SHG)，这种方法为正常激励条件下的SHG物理和器件应用开辟了新的前景。并且，在这些策略中实现的硅二阶非线性响应的效率仍有提高的空间。

在此研究背景下，郝跃院士团队刘艳教授联合西北工业大学理学院甘雪涛教授提出了一种硅基开槽纳米立方体阵列的设计，使得具有中心对称的硅显著实现了SHG，该设计通过扩大表面二阶非线性，增强了凹槽表面的电场，连续域中的束缚态使得共振得到增强。与没有凹槽的硅纳米立方体阵列相比，有槽纳米立方体阵列的倍增率提高了两个数量级以上。在这项工作中，他们证明了通过制造开槽纳米立方体阵列可以极大地改善硅的表面二阶非线性，从而有效产生的SHG。这得益于同时利用了表面非线性和光学共振。纳米立方体中的凹槽不仅扩大了具有二阶非线性的表面积，而且提高了由法向电位移连续条件控制的表面光场。此外，通过将开槽的纳米立方体排列成阵列，形成具有高质量（Q）因子的连续域（BIC）模式中的准束缚态，可以长时间将光场定位在硅表面周围以获得有效光-物质相互作用。在此基础上所设计的基于晶体结构中心对称材料的硅基凹槽阵列能够实现高效SHG，实验测量的硅开缝纳米立方体阵列的SHG效率高达1.8×10-4 W-1。转换效率不仅高于其他类型的硅基微纳结构，同时也高于等离激元结构。这样的结果不仅推动了硅材料在非线性领域的进一步发展，同时为在晶格结构中心对称材料中研究高效的二阶非线性效应和器件提供了一种新策略。

(a) Q因子对开槽纳米立方体的阵列尺寸的依赖性。插图为尺寸为3×3的开槽纳米立方体阵列示意图。(b) 11×11阵列的开槽纳米立方体中的电场分布。插图为中央开槽纳米立方体的电场矢量图。(c)比较具有和不具有凹槽的纳米立方体阵列的SHG。(d)空气槽侧壁表面上的电场增强因子和SHG随槽宽a的变化。

(a)实验制备的开槽纳米立方体阵列的SEM图像。(b)测量具有不同凹槽宽度的开槽纳米立方体阵列的反射光谱。(c)开槽纳米立方体阵列的反射强度的归一化偏振依赖性与共振激光的激发。(d)模式分布的空间映射与共振激光的激发。

论文链接

https://doi.org/10.1002/lpor.202100498

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西电计科院夏小芳博士

在IEEE旗舰期刊发表观点性综述长文

内容摘要

近日，西安电子科技大学计算机科学与技术学院崔江涛教授团队夏小芳博士撰写的47页观点性综述长文“智能电表窃电检测方法综述”（“Detection Methods in SmartMeters for Electricity Thefts: A Survey”）被IEEE旗舰期刊《电气与电子工程师协会会报》（Proceedings of the IEEE）录用并发表，这是学院首次在该刊物上发表论文。夏小芳博士是论文第一作者，崔江涛教授和美国阿拉巴马大学肖杨教授是共同通讯作者，中科院沈阳自动化所梁炜研究员为该文的合作作者，西安电子科技大学是该论文的第一完成单位及通讯作者单位。

夏小芳博士长期从事数字能源管理领域相关的研究工作，该论文系统综述和分析了智能电网中窃电检测技术的研究进展，对于建设高可靠、高安全智能电网以及稳步实现“双碳”目标具有重要意义。崔江涛教授团队依托“西电-浪潮数据库创新实验室”，联合浪潮科学研究院，持续推进以数字能源为验证场景的数据服务平台开发，重点研究端边云无缝接合协同与多模数据引擎，促进国产数据库内核开发与数字能源应用研究。

智能电网中窃电行为检测框架

据悉，《电气与电子工程师协会会报》（Proceedings of the IEEE）创刊于1913年，是国际工程领域综合性顶级期刊（中科院1区top期刊，CCFA类期刊，影响因子：10.961），主要发表电子电气和计算机领域技术发展的深度综述（review）、调研（survey）以及指导性（tutorial）论文。

论文信息

论文题目：Detection Methods in Smart Meters for Electricity Thefts: A Survey

作者：Xiaofang Xia, Yang Xiao*, Wei Liang and Jiangtao Cui*

DOI：10.1109/JPROC.2021.3139754

发表年月：2021年12月

论文链接

https://ieeexplore.ieee.org/document/9686052

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西电郝跃院士团队刘艳教授在期刊

《ACS Nano》发表研究进展

内容摘要

近日，西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体重点学科实验室郝跃院士团队刘艳教授在国际知名期刊《ACS Nano》上发表了题为“Dual-Ferroelectric-Coupling-Engineered Two-Dimensional Transistors for MultifunctionalIn-Memory Computing”的最新研究成果，报道了该团队在新型铁电晶体管及存内计算原型器件研究方面取得的新进展。

西安电子科技大学郝跃院士团队刘艳教授联合西北工业大学甘雪涛教授以及华中科技大学、澳大利亚UNSW Sydney、英国University of Warwick的研究人员于近日提出了一种新颖的存内计算原型器件-双栅铁电场效应晶体管，可在器件层面实现存内逻辑和人工神经突触功能，并用于构建多功能存内计算电路。研究人员利用有机铁电薄膜和多种二维过渡金属硫族化合物半导体原子晶体成功制备了高质量的双栅铁电场效应晶体管。利用二维半导体的双极性特性以及独特的双铁电极化耦合功能，该器件分别实现了具有单晶体管结构的线性（AND，OR）和非线性（XOR）非易失布尔逻辑门以及人工神经突触。与具备类似功能的传统非易失存储器件相比，该技术实现布尔逻辑功能所需的器件数量开销和逻辑运算步骤（与基于IMP的逻辑运算模式相比）大大减少，且该器件可同时用作类脑突触。这些发现突显了双栅铁电场效应晶体管在开发存内逻辑和人工神经突触方面的前景，是下一代低功耗、高面积效率存内计算电路的理想候选器件。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、面上项目以及国家重点研发计划的支持。

随着边缘计算、大数据、人工智能等新兴信息技术产业的迅猛发展，计算设备对于数据高效处理的需求愈发迫切。在现有主流计算系统采用的冯·诺伊曼计算架构中，计算单元与存储单元在物理空间上呈现分离状态，且两者的运行速度严重不匹配，因此在处理信息时计算单元和存储单元间频繁的数据交换常常造成高功耗、低速度等问题。为了应对新兴技术对于大数据量计算任务的高效处理需求，工业界和学术界近年来提出了存内计算这一新范式，试图解决冯氏架构中存算分离所带来的算力和能耗瓶颈问题。其中，利用新型非易失存储器件（nonvolatile memory）的物理特性进行信息的存储和原位计算，从而实现存储和计算一体化，是极具潜力的一种存内计算的技术路线。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00079

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崔铁军院士和李龙教授封面论文

获《光子学报》2021年度最佳封面奖

内容摘要

西安电子科技大学李龙教授课题组和东南大学崔铁军院士课题组受邀在《光子学报》“西安电子科技大学90周年校庆”专辑发表了题为《基于电磁超材料的微波无线能量传输与收集关键技术》的综述文章，本文被选为2021年第10期封面论文，本文第一作者为李龙教授，通讯作者为崔铁军院士。近日，《光子学报》公布了2021年度封面论文评选结果，该封面论文荣获最佳封面奖。本次评选活动共评选出最佳封面奖1名，优秀封面奖3名。

《光子学报》2021年第10期封面（最佳封面奖）

封面图片中，基于电磁超材料灵活调控能量和信息的前沿技术，用红色波束代表能量流，蓝色波束代表信息流，形成西电90周年校庆的主题标识；用数字编码信息超材料应用在地球表面，表示未来万物互联的智能世界；传向宇宙深处的光线，代表了“永不消逝的电波”，用以庆祝西电90年辉煌的历程，也蕴含着对未来的期待与展望。

封面论文阐述了微波无线能量传输与收集技术的基本原理，系统性介绍了基于电磁超材料的理论以解决无线功率传输与无线能量收集关键技术问题的研究进展，梳理了该领域的研究方向和技术体系，总结并展望了现场可编程、智能超材料在未来携能通信系统中的发展与应用。信息超材料和超表面的引入，为微波无线传能与射频能量收集的关键技术突破和实用化进程注入了强大的动力。当前，电磁超材料和超表面技术主要用于为无线能量传输与收集系统实现尺寸减小、效率提升、性能丰富等效用。未来，将基于现场可编程和可重构的信息超材料技术，其动态、自适应和智能化的调控手段将实现对电磁波的信息流与能量流的协同控制，从而实现携能通信技术，打造能信一体化的综合系统，为5G/6G无线通信和万物互联的时代提供全新的技术范式。

（来源：西电微信公众号）