3.清华大学交叉信息研究院段路明课题组首次在离子阱量子模拟器上观测到拓扑缺陷的量子叠加
天眼查显示，北京北方华创微电子装备有限公司“一种进气管的清理洗涤方法及半导体工艺设备”专利公布，申请公布日为2024年9月24日，申请公布号为CN118692884A。
本申请公开了一种进气管的清理洗涤方法及半导体工艺设备，进气管作为等离子体发生腔，并用于向工艺腔室通入等离子体以对晶圆进行工艺，清理洗涤方法包括：在每完成预设数量的晶圆的工艺后，向进气管通入第一清洗气体，并加载射频功率以激发第一清洗气体；控制进气管内的气压在第一预设压力维持第一预设时间，以及在第二预设压力维持第二预设时间，第一预设压力与第二预设压力的比值大于等于6且小于等于14，第一预设时间与第二预设时间的比值大于等于0.5且小于等于2。本申请通过对进气管进行批次间清洗，可以对杂质颗粒进行清洗，避免产生花状缺陷，由于析晶得到及时清洗，不需要经常停机更换进气管，延长了进气管的寿命，成本降低，提高了生产率。
天眼查显示，华海清科股份有限公司“驱动机构的保湿控制方法、晶圆清洗装置、存储介质”专利公布，申请公布日为2024年9月24日，申请公布号为CN118692981A。
本申请提供了一种驱动机构的保湿控制方法、晶圆清洗装置、存储介质，驱动机构的保湿控制方法有：确定轮体的状态，轮体的状态包括工作状态和待机状态；若轮体处于工作状态，控制流体以第一保湿模式流入第一流道，以对轮体进行保湿；若轮体处于待机状态，控制流体以第二保湿模式流入第一流道，以对轮体进行保湿，其中，第一保湿模式与第二保湿模式不同。本申请通过驱动机构的旋转轴内部的第一流道向轮体内部的第二流道输送流体，流体从轮体的外缘流出，对晶圆与轮体的接触位置进行清理洗涤，避免晶圆边缘出现磨损或污染；针对轮体的不同工作状态，灵活切换不同的保湿模式，无需单独对轮体进行喷淋保湿，节约流体用量。
3.清华大学交叉信息研究院段路明课题组首次在离子阱量子模拟器上观测到拓扑缺陷的量子叠加
清华新闻网10月22日电 近日，清华大学交叉信息研究院段路明课题组在离子阱量子模拟领域取得重要进展，首次在实验上观测到拓扑缺陷的量子叠加。拓扑缺陷作为一个基本的数学概念，在磁学、高温超导、大统一理论、宇宙学等物理领域具有广泛的应用。此前的实验研究通常只关注拓扑缺陷的密度等经典性质，虽然有理论工作预言了拓扑缺陷的量子叠加态，并将其应用于理解量子相变的动力学过程，但该现象的实验观测受到整个量子系统的退相干和量子态制备与测量误差的限制而难以实现。
该工作中，研究人员通过对各个离子量子比特的单独寻址操控，在20个离子的一维离子链上制备了单个自旋扭结的初态。研究人员进而利用长程相互作用的横场伊辛模型实现平缓的自旋扭结有效势场，观察到自旋扭结在动力学演化过程中由于量子干涉效应分裂成位于不同位置的叠加态。
为了明确验证拓扑缺陷叠加态的量子相干性，研究人员进一步利用21离子制备了自旋扭结在相邻位置的量子叠加态。经过控制该叠加态的相对相位，研究人员观察到自旋扭结选择性地向不同方向传播，从而排除了经典概率的传播方式，验证了叠加态的量子相干性。
清华大学交叉信息研究院2019级博士生程志杰和助理教授吴宇恺为论文共同第一作者，交叉信息研究院段路明院士为论文通讯作者。其他作者包括交叉信息研究院2021级博士生李世蛟、华翊量子公司梅全鑫博士和李博文博士、交叉信息研究院2019级博士生王港曦、博士后姜越、助理研究员祁宾祥、副研究员周子超、助理教授侯攀宇。研究得到科学技术创新2030-“量子通信与量子计算机”重点项目、清华大学自主科研计划、教育部、新基石研究员项目、清华笃实专项和清华大学启动经费的资助和支持。（清华大学）
日前，北京理工大学物理学院张向东教授团队与复旦大学物理系资剑教授和石磊教授课题组合作，在光学moiré连续谱束缚态研究方面取得重要进展。相关工作发表在Nature Communications【Nat. Commun. 15, 9080 (2024)】上。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。北京理工大学物理学院博士生秦皓宇、张蔚暄研究员、张慧珍副研究员以及复旦大学物理系博士生陈劭虎为论文共同第一作者。张向东教授、石磊教授和张蔚暄研究员为通讯作者。复旦大学资剑教授、中科院物理所的潘如豪工程师和李俊杰研究员也对此工作做出了重要贡献。
连续谱束缚态（Bound states in the continuum, BIC）是指能量位于扩展态的连续谱中，却表现为完美束缚态的特殊能态。BIC的概念最早在量子体系中提出，随后在各类波动系统中得到了广泛研究。由于其超高的品质因子（Q值），光子BIC已成为研究光与物质强相互作用的理想平台。然而，当偏离BIC时，光子晶体的共振模式Q值会迅速下降，并且由于其能带的显著色散特性，BIC在单频广角光照射下的应用依然面临挑战。此外，结构加工中的误差往往导致实际样品中BIC的Q值大幅度降低，进一步限制了其应用潜力。
近年来，受moiré超晶格独特物理性质的启发，研究者们对光子系统中的moiré物理展开了广泛研究。特别是，近期的理论工作提出了通过转角双层光子晶体板设计准BIC的方案【Phys. Rev. Lett. 128, 253901 (2022)】。然而，由于空间反演对称性和镜面对称性的破缺，这种转角引发的moiré准BIC通常会向高阶衍射通道辐射能量。此外，随着moiré平带本征模式的波矢远离Γ点，其Q因子显著下降。因此，在moiré光学结构中实现完美的BIC以及进一步探究moiré BIC的独特性质，成为亟待研究的关键科学问题。
研究亮点之一：通过对多个拓扑荷的精确调控，构造了完美的moiré BIC
针对以上问题，研究人员利用两层周期失配的一维光子晶体光栅，通过上下层的融合构建了moiré光栅结构，如图1a所示。其能带分布展示于图1b，能够正常的看到多条色散性较弱的光子平带。对于图中红色能带，其在Γ点的本征场分布如图1c所示，清晰展现出moiré平带的本征场有着非常明显的局域化特性。相比于传统的亚波长光栅能带结构，moiré光栅的每个布洛赫模式都存在多个辐射通道。因此，单一的拓扑荷不足以实现完美的moiré BIC。为此，在moiré平带中实现BIC的重点是将多个拓扑荷调节到所有辐射通道处。
图1d展示了moiré平带（红色）在动量空间中的辐射行为。对于Γ点模式，其具有五个独立的辐射方向，分别对应k x =0, ±2π/A, ±4π/A。通过优化结构参数，动量空间中形成了七个拓扑荷，其中五个与Γ点的五个辐射通道精确匹配，从而使得Γ点模式成为完美的BIC。图1e展示了不同能带的Q值分布，能够正常的看到红色能带在Γ点的Q值趋于无穷大，这进一步验证了完美moiré BIC的存在。
进一步研究发现，除了Γ点的moiré BIC具有无穷大的Q值，远离Γ点的moiré BIC本征模式仍就保持较高的Q值。图2a展示了kx空间内平带的远场辐射信息，可以清晰看到，由于多个拓扑辐射零点的存在，极大地抑制了整条能带的辐射强度。作为对比，图2b展示了传统BIC能带的远场辐射情况，其中仅有一个拓扑荷位于Γ点，导致远离Γ点的辐射强度明显地增加，进而对应较低的Q值。图2c对比了moiré BIC平带（红色实线）与普通BIC（灰色实线）的Q值分布，可以明显看出moiré BIC能带在整个k空间内实现了全面的Q值提升。
具有moiré BIC能带的另一显著特性是，其大角度本征模式所表现出的强鲁棒性。图2c中橙色、黄色和绿色实线分别展示了不同扰动强度下moiré BIC平带的Q值分布。相应的传统结构的Q值变化则由灰色实线表示。能够正常的看到，随着扰动强度的增加，传统结构的Q值显著下降，而moiré BIC平带的Q值在大角度下基本上没有衰减，展现出极强的稳定性。
为了验证上述理论结果，研究人员制备了设计好的moiré 光子晶体样品。样品尺寸为500×500 μm2，包含约170个moiré周期。图3a展示了样品的扫描电子显微图像，右侧为单个单元的放大图。加工样品的尺寸与理论设计高度吻合。在图3b中，通过角分辨透射谱的测量，研究人员绘制了该结构的色散关系。能够正常的看到一条色散较弱的能带出现在1440 nm附近，证实了moiré光子晶体的平带色散特性。同时，能带透射率在Γ点附近接近消失，表明该区域模式与外界的耦合极具减弱，从而验证了moiré BIC的存在。
此外，研究人员利用可调谐激光器，测得了不同频率下样品的等频率图，结果展示在图3c中。通过散射强度谱线，他们测量了不同波矢点光子晶体模式的Q值，并将结果展示于图3d。能够正常的看到，在入射角为3.6°处，Q值达到了9042，而在6.4°和8.3°时，Q值分别为6051和1094。这一结果证明了具有moiré BIC的平带，在大角度范围内都具有较强的Q值。
综上所述，研究人员首次提出并设计了光学moiré连续谱束缚态。通过精确调控多个拓扑涡旋，使得Γ点本征模式的辐射被完全抑制，同时明显地增强了能带在广角范围内的Q值与鲁棒性。此外，通过样品的制备与测量，验证了moiré平带的色散特性及其在广角范围内Q值的提升。这一研究成果成功构建了窄带、宽角度且具备高Q值的光学共振模式，为未来探索光与物质的强相互作用提供了有效参考。
近期，光电科学与工程学院蒋亚东教授团队太惠玲教授、段再华副教授指导祖勇智、黄泽恺、冯曦等本科生在Sens. Actuators B、J. Mater. Chem. A、J. Mater. Chem. C等期刊发表4篇SCI论文，电子科技大学为唯一署名单位。
继今年1月2021级本科生祖勇智等人在中国科学院一区TOP期刊Sens. Actuators B期刊上发表题为“Electrochemical power generation humidity sensor based on WS2 nanoflakes with fast response and recovery speeds”的研究论文后，祖勇智同学再次以第一作者在J. Mater. Chem. A期刊上发表了题为“Electrospun nanofibers-based humidity sensors: materials, devices, and emerging applications”的综述论文，系统总结了静电纺丝湿度传感器的研究进展。文章首先对静电纺丝技术和湿度传感器的基本工作原理进行了概述，其次基于不一样的材料（聚合物纳米纤维、氧化物纳米纤维、复合纳米纤维）和器件类型/工作机制（电阻、电容、阻抗、频率和发电型）阐述了静电纺丝湿度传感器的研究现状，并讨论了静电纺丝湿度传感器在人体相关湿度检验测试方面的新兴应用，最后从多个角度分析了静电纺丝湿度传感器面临的挑战和未来发展的新趋势（图1）。本文通讯作者为段再华副教授和太惠玲教授。（论文链接：）
2021级本科生黄泽恺以第一作者在J. Mater. Chem. C期刊上发表了题为“Facilely fabricated electrochemical self-powered pressure sensor for multifunctional applications”的研究论文。本文提出一种低成本、易制备的电化学自供能压力传感器，拥有非常良好压敏和发电特性，能轻松实现静态和动态压力测试，用于手指关节状态和呼吸检测（图2）。本文通讯作者为段再华副教授和太惠玲教授。（论文链接：）
2021级本科生冯曦、冉杨、李学纯、徐皓为共同第一作者在Mater. Chem. Phys.期刊发表了题为“Amorphous carbon derived from daily carbon ink for wide detection range, low-cost, eco-friendly and flexible pressure sensor” 的研究论文。他们利用日常生活中碳素墨水和滤纸，制备了一种简单的电阻型柔性压力传感器，该压力传感器具有检验测试范围宽、灵敏度较高、响应/恢复时间短和重复性好等优点，可用于脉搏等生理体征监测（图3）。本文通讯作者为段再华副教授、袁震副教授和太惠玲教授。（论文链接：）
祖勇智，2021级信息工程专业本科生，光电学院菁英班、黄昆班、立人班成员，担任班级团支书、2023级6班导生，曾任光电学院团委办公室主任。以第一/共一作者发表SCI论文2篇，主持大创项目“发电型湿度传感器制备及应用研究”（指导老师：段再华副教授），结题优秀，研究成果申请发明专利1项，在Sens. Actuators B发表论文1篇，并入选第十七届全国大学生创新创业年会。毕业去向：保送至北京大学直博。
黄泽恺，2021级信息工程专业本科生，光电学院菁英班、黄昆班成员，担任本科生第三党支部纪检委员。独自承担大创项目“电化学自供能压力传感器制备与应用研究”（指导老师：段再华副教授），结题优秀，研究成果在J. Mater. Chem. C发表论文1篇。毕业去向：保送至本校读研。
冯曦，2021级光电信息科学与工程专业本科生，光电学院菁英班成员。主持大创项目“基于柔性分布式压力传感器的婴幼儿睡眠监护系统模块设计”（指导老师：袁震副教授，协助指导老师：段再华副教授），结题优秀，研究成果在Materials Chemistry and Physics发表论文1篇。毕业去向：保送至浙江大学直博。
杨敏，2021级信息工程专业本科生，光电学院黄昆班成员。参与大创项目“发电型湿度传感器制备及应用研究”，研究成果以共同一作在Sens. Actuators B发表论文1篇。毕业去向：保送至本校读研。
段再华副教授，硕士生导师，主要是做敏感材料与传感器（气/湿/力/光电）研究，主持国家自然科学基金青年基金、四川省青年基金和医工合作项目，主研国家自然基金杰青、重点等项目5项。以一作/通讯在Sens. Actuators B、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等期刊发表论文40余篇，谷歌学术引用6000余次、H指数47；获2022年度中国电子学会优秀博士学位论文。
太惠玲教授，博士生导师，主要是做敏感薄膜与传感器教学和科研工作。主持完成国家重大专项子课题、自然基金、863等项目20余项；获省部级科技奖励8项（其中一等奖3项）；发表SCI论文130余篇，谷歌学术引用14000余次、H指数71；获国家杰出青年科学基金、优秀青年基金，入选教育部新世纪优秀人才、四川省杰出青年科学技术人才和四川省五一巾帼标兵。（电子科技大学）
集微咨询发布《汽车半导体市场逆势增长的主力军：从专利角度分析碳化硅功率器件技术》
