本新技术成果（ZL200810044289.1）于2009年12月2日授权。

（专利号：ZL 201510044649.8） 简介：本发明公开了一种光伏‑光热‑热电与烘烤一体化太阳能利用装置，属于太阳能利用领域。本发明的太阳能利用装置，包括支撑机构、反射机构、光热转化机构和热水存储机构，支撑机构上固连有反射机构，用于将太阳光反射到光热转化机构上，该光热转化机构固定于支撑机构的顶部固定框上，且光热转化机构为双效集热器和太阳能烘烤箱，双效集热器用于光热发电以及对热水存储机构供热，太阳能烘烤箱用于对放置的物品进行烘烤。本方案通过各个机构间的有机结合，实现了光伏发电、光热制热水、温差发电和光热烘烤的有机组合，增加了太阳能的利用率，且双效集热器的集热速度快、发电量足，太阳能烘烤箱的烘烤效果好，装置的集成性能高。  

北京大学物理学院量子材料中心的王楠林研究组在Physical Review X期刊发表文章针对上述问题开展了深入研究。该研究组在基金委重大科研仪器设备研制专项支持下自主建设了“能量可调近红外到中红外强场脉冲激光泵浦-太赫兹探测”实验系统。他们利用脉宽35 fs，重复频率1 KHz，单脉冲能量3.2 mJ的800nm激光泵浦一台共享白光的双路输出光参量放大器，由光参量放大器输出的近红外光作为泵浦光、或由其输出的两路信号光（偏振互相垂直）在非线性光学晶体GaSe上差频得到载波相位稳定的中红外泵浦光。研究组首先利用傅里叶变换光谱技术测量欠掺杂铜氧化物高温超导体YBa2Cu3O6+x 沿c轴方向宽广能量区间的反射谱，由Kramers-Kronig变换计算得到平衡态光学常数。之后利用不同能量的激光进行泵浦，研究了泵浦后不同时间延迟样品c轴方向在太赫兹波段的非平衡态光学性质。 由于铜氧化物高温超导体具有准二维的晶体结构，体系导电载流子主要被束缚在两维的CuO2层内，这些CuO2层由导电比较差的原子层所隔开。因此正常态时体系沿c轴方向导电性很差、反射率较低；但是当体系进入超导态后，相邻 CuO2层通过约瑟夫森效应耦合起来。超导凝聚在c轴方向太赫兹波段的光谱特征包括：反射率谱上出现一个陡峭的约瑟夫森等离子体边、电导率实部σ1的低频谱重丢失、电导率虚部σ2在零频附近出现发散。图1显示了超导转变温度55K的YBa2Cu3O6.55样品c轴方向的平衡态光学性质。

本发明提供了一种基于静电控制扭摆的导体表面电势测量仪，包括悬丝、探针支架，扫描探针，多自由度微位移平移台，角度传感器，控制系统和反馈执行机；扫描探针设置在探针支架的任意一个端面上；悬丝悬挂探针支架构成扭摆；工作时，待测样品设置在多自由度微位移平移台上，待测样品的待测表面正对且平行于扫描探针的端面；扫描探针的端面与待测表面不接触；当扫描探针与待测样品之间存在相互作用时，角度传感器将检测的扭摆的扭转信息传给控制系统；进行 PID 运算后获得的反馈控制电压传给反馈执行机，产生一个与外力矩等大的反馈控制力矩

通过超高真空分子束外延技术，在SrTiO3衬底上成功制备出宏观尺度的单原胞层（厚度小于1纳米）高温超导体FeSe与FeTe0.5Se0.5单晶薄膜，其超导转变温度大约在60 K左右，并通过原位扫描隧道显微镜和隧道谱技术对其中的超导配对机制进行了深入研究。 原位扫描隧道显微镜观测表明沉积的Fe原子处于薄膜上层的Te/Se原子间隙处。由于沉积密度极低，Fe原子以孤立吸附原子形式存在，且吸附位附近无近邻Fe原子团簇。系统的原位超高真空（~10-10 mbar）扫描隧道谱实验发现，对特定的吸附原子/单层FeSe（FeTe0.5Se0.5）耦合强度[数量占比约13% (15%)]，Fe吸附原子上可观测到尖锐的零能电导峰（图1）。该电导峰紧密分布在吸附原子附近，衰减长度~3 A，且远离吸附原子时不劈裂。变温实验表明，零能电导峰在远低于超导转变温度时即消失，可初步排除Kondo效应、常规杂质散射态等解释（图2A和图2B）。进一步的控制实验和分析显示，零能电导峰半高宽严格由温度和仪器展宽限制、在近邻双Fe原子情形不劈裂、服从马约拉纳标度方程，这些结果均与马约拉纳零能模的唯象学特征吻合（图2C-图2G）。对沉积于单层FeSe薄膜与FeTe0.5Se0.5薄膜上的Fe吸附原子，结果基本相同。相比于单层FeSe，统计结果表明单层FeTe0.5Se0.5上Fe吸附原子中观测到零能束缚态的几率更高且信号更强。波士顿学院汪自强教授和合作者曾在理论上提出，无外加磁场时，强自旋-轨道耦合s波超导体间隙磁杂质可产生量子反常磁通涡旋。理论上如果单层FeSe和FeTe0.5Se0.5由于空间反演对称破缺而具有较强的Rashba自旋-轨道耦合, Fe原子的磁矩局域破坏时间反演对称，可以使量子反常涡旋“承载”马约拉纳零能模。对单层FeSe和FeTe0.5Se0.5有些理论也预测存在拓扑非平庸相。在二维拓扑超导体中，马约拉纳零能模也会产生于Fe原子诱导的量子反常涡旋中的束缚态。因此，实验中观测到的零能电导峰可归因于Fe吸附原子引起的局域量子反常涡旋。更深入、具体的理解还有待于进一步的实验和理论探索。这一工作将探索马约拉纳零能模的超导材料从三维拓展到二维、从低温超导拓展到超过40 K超导转变温度的高温超导体系，同时无需外加磁场，观测到的零能束缚态原则上可操纵、“存活”温度明显提升。这些优势为未来实现可应用的拓扑量子比特提供了可能的方案。

过使用金属元素铼掺杂的方式，成功优化了样品的电学性能。团队发现，适量的铼元素掺杂能够调控Sb2Te3(GeTe)12的载流子浓度以提高其功率因子。同时，团队运用球差矫正透射电子显微镜清楚地捕捉到了样品中的二维缺陷以及锗析出物在掺杂前后的尺寸变化，大量文献表明，材料内部的这些缺陷会强烈的散射声子，进一步降低材料的晶格热导率。该工作使得Sb2Te3(GeTe)12基热电材料的总体热电性能得到大幅优化，在773 K温度下的热电优值达到了2.25，晶格热导

本新技术成果提供了一种表面具有纳米颗粒析出相的高温超导涂层导体Eu0.6Sr0.4BiO3缓冲层及其制备方法。采用以硝酸盐作为前驱物的化学溶液沉积法在空气中进行制备。目标物新的高温超导涂层导体缓冲层材料其名义组分为Eu0.6Sr0.4BiO3，其表面具有均匀弥撒分布的纳米析出相SrO2, 析出相尺寸在100nm左右，可作为缓冲层表面结构诱导的钉扎中心，即同时开发出了一种新的缓冲层表面结构诱导钉扎中心的方法，并且为其上超导层提供钉扎中心的性能得到了验证。

  在碲化铅-硫化铅的赝二相体系中，由于硫化铅在碲化铅中的固溶度有限，随着硫化铅组分含量的增加，会发生从纳米析出到旋节分解等一系列的相分离过程，从而在材料中形成了包含原子尺度的点缺陷、纳米尺度的相界面以及介观的晶/相界面等的全尺度分层结构。该结构可以实现对全波谱声子的有效散射，因而实现超低的晶格热导率。在该工作中，何佳清课题组不仅在实验上实现了对该全尺度分层结构的优化，而且利用球差透射电镜技术对其微观结构进行了深入而细致的表征，并进一步在理论上为分层结构的最 优化给予了有力的论证。此外，针对材料在高温的电学性能的饱和效应，何佳清课题组做出了另辟蹊径但又非常合理的解释，认为被局限在晶界或者相界面的Na离 子在高温(>600K)时发生向母体材料的扩散和重新固溶，从而引起针对载流子浓度的调制效应，有力的保证了PbTe-PbS赝二相在高温区的整体热电性能。       该工作是在何佳清课题组前期工作(Nature communications, 2014, 5, 4515)上的又一进步，再次验证了碲化铅-硫化铅体系作为块体热电材料具有广泛的应用前景。

铜氧化物超导体自从1986年被发现以来，其超导机理一直被本领域科学家高度关注。具有库仑排斥的两个电子，为什么在高达160多开尔文（约等于零下113度）下仍然能够相互吸引形成电子配对，并凝聚成为宏观的量子相干态，这是横亘在凝聚态物理领域的一个重大科学问题。2008年至今，铁基超导体家族的发现和壮大也为超导机理的研究注入了新的活力。随着研究的深入，从仅有的两大非常规超导家族出发，实际上人们很难直接得到普遍的规律和共识。如果出现一个除铜基，铁基之外的第三家族的超导体，这一情况可能得到很大的改善。2019年，美国斯坦福大学小组在介于铁、铜之间的镍元素所形成的氧化物Nd1-xSrxNiO2薄膜中发现了9-15 K左右的超导电性，它似乎具有与铜氧化物超导体类似的3d9最外层电子轨道，这为非常规超导机理的研究提供了一个崭新的平台。科学界非常关心它的超导形成与铜氧化物超导体有何异同，因此在学界迅速掀起了对镍基超导体研究的热潮。 超导体内部的单粒子激发需要一定的能量即为超导能隙，这也是超导态为什么能够在一定温度下稳定存在的原因。而两个电子形成配对的内在因素直接决定着超导能隙函数的表现形式。因此探测非常规超导体的机理问题的首要任务是知道超导能隙的函数形式。就镍基超导体实验而言，得到Nd1-xSrxNiO2超导薄膜样品似乎比较困难，因此国际上关于Nd1-xSrxNiO2薄膜的相关实验还不是很多，许多实验并不能直接反映超导的能隙函数。最近南京大学闻海虎团队和聂越峰、潘晓晴团队通力合作，成功在Nd1-xSrxNiO2超导薄膜样品中测量到高质量的扫描隧道谱，证明了Nd1-xSrxNiO2中存在两类超导能隙，一类是V型隧道谱即典型的d波超导能隙，能隙最大值为3.9meV，这一点与铜氧化物超导体及其类似；而另一类是完全能隙形式（full gap）的隧道谱，能隙值为2.35meV，这一点又与铜氧化物不一致，而与铁基超导体相似。聂越峰实验组利用分子束外延（MBE）技术制备出高质量的Nd1-xSrxNiO3 (113)薄膜及具有初步超导转变的Nd1-xSrxNiO2 (112)薄膜，闻海虎小组进行了后续的氢化处理，进一步优化了Nd1-xSrxNiO2 (112)镍基薄膜的超导转变温度及表面平整度，这是实验能够获得成功的关键因素之一。这一结果揭示了Nd1-xSrxNiO2超导体的能隙函数，发现与铜氧化物之间既有相似之点也有不同之处，并为接下来继续对镍基超导体开展深入研究奠定了坚实的实验基础。