小南「秋收季」：「南大眼」再立新功、太陽能電池轉換率創紀錄……一波科技成果襲來

金秋十月間，好風傳佳訊

近日，我校一批科研成果相繼出爐、精彩紛呈

收穫的季節裡

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轉換效率高達24.2％！創造疊層太陽能電池效率新紀錄

10月5日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組在大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池上獲得新突破，該成果以「All-perovskite tandem solar cells with 24.2% certified efficiency and area over 1 cm2 using surface-anchoring zwitterionic antioxidant」為題發表在能源科學國際頂級期刊《Nature Energy》。博士生肖科（2019級）、林仁興（2018級）和碩士生韓巧雷（2018級）為論文的共同第一作者，南京大學現代工學院譚海仁教授為論文通訊作者。

南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組在大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池上獲得新突破，經日本電氣安全和環境技術實驗室（JET）權威認證，穩態光電轉換效率高達24.2%，首次將全鈣鈦礦疊層電池寫進太陽能效率世界記錄表《Solar cell efficiency tables》，為目前大面積鈣鈦礦太陽能電池的世界記錄效率，這也是我國疊層太陽能電池成果首次被《Solar cell efficiency tables》收錄。

「南大眼」再立新功！數百公裡外目標可實時跟蹤探測

南京大學超導電子學研究所，繼2017年將研製的大口徑超導陣列單光子探測器應用於空間碎片探測和2019年月地雷射測距等驕人成績後，近日超導陣列單光子探測器再立新功。從中國電科十四所某試驗外場傳來消息，超導單光子雷射雷達系統，實現了對低空大氣層中數百公裡外目標的實時跟蹤探測，展現了超導單光子探測器的強大應用潛力。

由於光子是光的最小能量單元，具備單光子靈敏度的雷達系統可將雷射雷達系統的性能發揮到極致。在單光子雷射雷達系統的研究上，團隊與中國電子科技集團公司第十四研究所攜手合作多年。針對低空大氣衰減和湍流等複雜環境下，遠距離目標高精度探測難題，團隊為單光子雷達系統，最新研製了高靈敏、高精度、高速率的超導陣列單光子探測器，並在今年9月的外場試驗中，大幅度提高系統靈敏度和抗環境雜散光能力，成功實現了數百公裡外移動和固定小目標的實時跟蹤探測。圖(1)是單光子雷射雷達探測170多公裡外山峰的三維重構圖像。

圖(1).遠距離山坡雷射雷達圖像

圖 (2). 南京大學研製陣列超導單光子探測器晶片

單原子存儲器研究取得突破

當前微電子工藝特徵尺度已經走到5 nm甚至更小，再往小走，必然進入原子尺度。在這一背景下，以單個原子為信息單元的存儲/邏輯器件的設計就成為未來原子集成電路的關鍵研發內容。來自南京大學、廈門大學、中國人民大學、耶魯大學、倫斯勒理工學院等單位的一個聯合團隊近期在《自然 納米技術》上發布了一個三端子的新原理Gd@C82單原子存儲器。

這是一個以單個Gd原子在C82原子籠中的位置作為信息的存儲方案。這一研究還證實了嶄新的單分子「鐵電」物理。日本知名學者Sadafumi Nishihara教授在同期《自然 納米技術》發表評論文章(Nishihara, S. Welcome to the single-molecule electret device. Nat. Nanotechnol. (2020))，在副標題指出：「A new memory device in which the electric dipole, rather than the magnetic dipole, stores information at the single-molecule level is demonstrated.」（展示了一種用電偶極子而不是磁偶極子在單分子水平上存儲信息的新型存儲設備）。

國際上首次提出法拉第層與結新概念

法拉體(Farador)是一種電子離子耦合傳輸導體, 半導體和法拉體接觸形成法拉第結 (圖1)。傳統半導體結的載流子為電子，界面電荷轉移不會引起化學變化。而法拉第結的載流子為耦合電子和離子，界面電荷轉移則會引起化學變化。法拉第結可用於各種太陽能轉化與存儲器件。目前法拉第結的界面電荷傳輸機制建立在半導體結能帶理論的基礎上，然而經典能帶理論無法解釋其特殊界面電荷傳輸行為。因此，闡明法拉第結界面電荷傳輸機制，對建立半導體表界面新理論、開發太陽能轉換新器件具有非常重要的意義。

圖1. 不同半導體結界面電荷傳輸示意圖，（a）傳統半導體結，（b）法拉第結。(iScience 2020, 23, 100949, https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)30133-4 )

近日，南京大學固體微結構物理國家重點實驗室、現代工學院、物理學院的羅文俊副教授/鄒志剛院士團隊以半導體/Ni(OH)2異質結為模型，研究了界面電荷傳輸機理，發現其具有可逆的界面電荷傳輸行為以及法拉體氧化還原電位窗口依賴於半導體能帶位置等新特性，與傳統半導體結的界面電荷傳輸行為完全不同。基於上述發現，該團隊在國際上首次提出了法拉第結的新概念。

首次獲得「光子飛輪」級別光梳！時間抖動低於一個光學周期

南京大學介電超晶格實驗室的謝臻達教授課題組與美國科羅拉多大學博爾德分校黃書偉教授合作在克爾微腔光頻梳研究中取得重要突破，首次獲得「光子飛輪」級別的耗散克爾光孤子光梳，具有亞飛秒的時間抖動（995 as）和超低相位噪聲（-180 dBc/Hz@1 GHz載頻），創造了目前微腔光頻梳中的最好紀錄，為高精度超小型「光鍾」研製提供了一種關鍵備選元器件。相關工作以「編輯推薦」方式發表在物理學旗艦刊物物理評論快報（PRL）上。

黃河形成演化史新證：或形成於五百萬年前

黃河流域是中華文明的搖籃。黃河的形成與演化是地貌學的重要科學問題，歷來受到研究者重視。但是，關於黃河形成的年代還沒有定論。2019年9月，習近平總書記《在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的講話》發表，為研究黃河指明了方向，相關單位積極組織黃河流域生態環境和可持續發展的研究項目，探索黃河生態流域環境變化與人地關係的規律。

最近，在國際知名學術刊物《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》上，發表了地理與海洋科學學院張瀚之博士等研究論文，她們提出了黃河可能形成於約五百萬年的新認識。這個結論依據沉積序列的系統分析和物質特徵直接對比，為認識黃河形成演化歷史提供了重要證據。

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來源：南京大學