南京大学学报(自然科学版)

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金飚兵*，冯一军，伍瑞新

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 235.

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人工电磁超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数，并且拥有可设计性和可灵活调节性质，可实现对电磁波传播性能进行新的调控，是近年来的研究热点。本文介绍了一系列运用人工电磁超材料调控电磁波传播的功能器件，包括非对称电磁波传输器件、可调节电磁波吸波结构、电磁波极化调制器件，磁性光子晶体、磁性左手材料和基于超导薄膜的太赫兹人工电磁超材料，这些器件运用人工超材料的特殊物理特性和参数可设计性，具有全新的功能和优势，有效提高了对电磁波的调控能力。

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超导纳米线单光子探测器研究新进展

张蜡宝，康琳，陈健，吴培亨

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 254.

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现代科学技术已经发展到利用单个光子的量子态载运信息和进行计算。因此，高效、灵敏地探测单个光子是量子计量、量子通信、非线性光学等量子信息科学研究中最基础的技术之一。超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是一种新型单光子检测器，具有暗计数低、探测速率高、检测频谱宽等优点，在众多领域存在潜在应用。本文概述了超导单光子探测器的工作机制和理论模型，重点介绍了兼容4英寸硅工艺的SNSPD器件的关键技术工艺，如器件设计、材料结构、制备工艺和封装技术等。研制的超导单光子探测器，在1550 nm波段，系统的单光子检测效率最高达到75%，暗计数小于100 cps，与国际最好水平相当。在不断提高SNSPD性能研究的同时，还开展了利用SNSPD进行光子数分辨的研究，以及将其应用于光时域反射仪(OTDR)中，进行长距离光纤状态的分析和检测研究。

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基于超导检测器的太赫兹小型频谱检测仪

许伟伟*,郁梅,康琳,花涛,陈健,安德越

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 262.

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太赫兹（THz）波是有待进行全面研究开发的波段，在高灵敏的THz探测技术中，不仅要知道THz信号的功率，还要了解THz信号的频率和频谱，研制一种小型的THz频谱分析仪是开发太赫兹科学技术中不可或缺的。本文对高温超导双晶结中晶界对磁通流运动的诱导作用，超导检测器与THz波的相互作用进行了研究，利用超导约瑟夫森结的对太赫兹波高灵敏的响应，通过Hilbert变换，研制出了超导小型THz频谱检测仪，并对多种太赫兹信号源进行了频谱测量。

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Nb5N6 microbolometer太赫兹检测器

涂学凑，毛庆凯，徐磊，孙振龙，康琳*，金飚兵，陈健，吴培亨

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 269.

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随着太赫兹科学技术的快速发展，太赫兹检测器件的性能也在不断提高，为微弱信号的检测和太赫兹成像奠定了坚实的基础。本文针对Nb5N6薄膜材料，研制了Nb5N6 microbolometer阵列芯片及其基于这种芯片的太赫兹准光型接收机。单个Nb5N6 microbolometer的直流电压响应最高达-760 V/W，对应的直流噪声等效功率(NEP)为 1.3×10-11 W/√Hz。在实际系统中，由串联结构的Nb5N6 microbolometer构成的准光接收机，光学电压响应率高达428 V/W, 对应的光学噪声等效功率（NEP）为2.3×10-11 W/√Hz。Nb5N6 microbolometer太赫兹检测器室温工作、工艺简单、检测灵敏度高，响应时间快，便于集成超大规模阵列，为太赫兹信号检测提供了一种有效的途径。

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高温超导约瑟夫森太赫兹辐射源

王华兵

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 273.

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本文回顾了约瑟夫森结阵太赫兹信号源的研究背景和本征约瑟夫森结的发展，详细介绍了高温超导单晶Bi2Sr2CaCu2O8本征约瑟夫森结阵太赫兹源的样品制备、工作原理、自热现象及频率可调性。这种太赫兹辐射源最高工作频率和可调频率范围已分别超过1 THz和500 GHz，在空间通信、波谱成像、环境监测等方面将会有重要应用。

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二硫化钼的电子输运与器件

邱浩，王欣然*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 280.

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二硫化钼具有与石墨烯类似的二维层状结构，因其宽禁带、无悬挂键等特性，在以晶体管为代表的逻辑器件领域有广泛的应用；另外，单层二硫化钼为直接带隙半导体，在光电器件中应用也逐渐引起研究人员的关注。本文综述了近期基于二硫化钼晶体管器件电子输运研究、及其在电子、光电器件领域研究进展；除此，对于二维过渡金属二硫属化物中诸如二硫化钨、二硒化钨在器件方面应用也进行了简单的讨论。

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高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器

陆海*，陈敦军，张荣，郑有炓

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 294.

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以碳化硅（SiC）和III族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料，具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点，用于工作于紫外波段的光探测器件具有显著的材料性能优势。宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括：国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等。本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作，所涉及到的典型器件有：具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器。

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高效径向结纳米线薄膜太阳能电池研究进展

余林蔚*，于忠卫，钱晟一，陆嘉文，徐骏，施毅

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 302.

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探索新型径向结太阳能电池构架，已经成为开发新一代高效薄膜光伏技术的关键突破方向之一。基于现有成熟硅基薄膜工艺，构建纳米线薄膜径向结电池，将有利于进一步提升电池转换效率、降低成本和增强稳定性，并最终促进实现我国光伏入网电价与市场持平的目标。本文重点回顾利用基于低熔点金属诱导生长硅纳米线结构上实现的硅基薄膜径向结电池结构的进展和最新成果。

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低维磁性耦合体系的新物性及电/光场调控进展

王学锋1,2*，徐永兵1,2*，张荣1,2

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 309.

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简要介绍了三种不同的低维磁性耦合材料体系（即磁体/半导体、石墨烯、拓扑绝缘体形成的异质结构体系）的研究进展，重点讨论了其新物性、电/光场调控以及存在的若干问题，并提出了一些可能的解决方法。

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GaN纳米柱的量子效率研究

李扬扬1，陈鹏1,2*，蒋府龙1，杨国锋1，刘斌1，谢自立1，修向前1，韩平1，赵红1，华雪梅1，施毅1，张荣1，郑有炓1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 320.

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主要通过低温和室温变功率光致发光（PL）谱的实验手段，研究了GaN纳米柱和对应薄膜（作为参考）的量子效率表现。实验中发现在室温，激发光功率为0.5 mW时，GaN纳米柱的积分PL强度是薄膜的12.2倍，这表明GaN纳米柱具有比薄膜更高的内量子效率和光引出效率。另外，依据高低温积分PL强度比的方法计算得到激发光功率0.5 mW时，GaN纳米柱的内量子效率低于薄膜，该计算结果违背由实验现象得到的结果，这表明该内量子效率的计算方法是不合适的，因而建立了一种新模型，得到GaN纳米柱和薄膜的内量子效率比随激发光功率的变化规律，结果表明GaN纳米柱的内量子效率表现显著优于薄膜。

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LDPC码硬件仿真平台的FPGA实现

沙金*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 325.

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低密度奇偶校验（LDPC）码的误码平底现象一直是研究的热点。软件仿真评估LDPC码的纠错能力大约能达到200 kbps左右的吞吐率，需要10才能仿真到10-7水平。基于硬件加速技术的性能仿真能够大大加快仿真速度，可以比软件仿真快10000倍以上，使误码平底的实验研究成为可能。本文采用FPGA实现了LDPC码的硬件仿真平台，整个系统的吞吐率达120 Mbps，使仿真速度大大提升。给出了硬件仿真系统的整体架构以及编码器，解码器，高斯白噪声产生器等主要模块的结构和资源消耗。

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三维众核片上处理器存储架构研究

李丽*，张宇昂，傅玉祥，潘红兵，韩峰

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 330.

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三维众核片上处理器的研究近年来逐渐引起了学术界的广泛关注。三维集成电路技术可以支持将不同工艺的存储器层集成到一颗芯片上。三维众核片上处理器可以集成更大的片上缓存以及主存储器。研究了三维众核片上处理器存储架构，探索了集成SRAM L2 cache层，DRAM主存储器层等，对三维众核片上处理器性能的影响。从仿真结果来看，相比集成1层L2 cache，集成2层L2 cache的三维众核片上处理器性能最大提高了55%，平均提高34%。将DRAM主存储器集成到片上最大可以提高三维众核片上处理器80%的系统性能，平均改善34.2%。

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金属膜介电性能调控研究

杨燚*，张豹山，唐东明，陆怀先

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 336.

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微米级粉体吸收剂性能指标已经达到理论极限，纳米结构金属薄膜由于具有更高的磁导率有望成为一种新型的微波吸收材料，但目前受限于界面匹配性能，必须控制其介电常数使其适合界面匹配。本文主要讨论金属薄膜的介电机制以及对其介电常数调控的可能性。基于重整化有效媒质理论的计算结果表明，可以通过相应技术途径使连续金属膜变成不连续，并控制不连续金属膜单元尺寸，当单元尺寸处于微米量级范围内时，金属膜的有效介电常数可以降到微波可匹配范围内。

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基于OFDM的认知无线网络资源分配

施伟嘉，王少尉*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 342.

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无线频谱资源的稀缺是限制无线业务持续发展的瓶颈.认知无线电作为一种新兴的技术，改变了传统的授权使用无线电频谱的方式.它通过允许非授权用户伺机接入授权用户的频谱，来提高频谱利用效率，被认为是解决无线频谱资源短缺问题的一种有前途的方法.而正交频分复用技术(OFDM)由于能够自适应调整子载波和功率分配参数，实现动态资源分配，进而成为了认知无线网络中可行的空中接口.本文基于OFDM的认知网络中的资源分配问题给出了多用户认知网络基本的优化模型，引入了认知无线系统中频谱有效和能量有效的资源分配问题，并通过分析问题的数学结构，设计出快速算法进行求解

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在中继选择系统中的发送功率和调制方式的联合优化方案

唐岚，张兴敢，柏业超*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 350.

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在传感器网络中，降低网络总功耗和延长网络寿命是网络设计和优化的重要要求。本文研究了采用机会性中继选择的解码前传系统，提出了一种能提高系统功率效率的中继选择调制方式和发送功率的联合优化方案。方案中，源节点和中继节点使用不同的发送功率。在给定误码率和系统参数的条件下，可以通过分布式的计算方法获得最优解。仿真结果表明所提方案能获得比协作MIMO系统更高的功率效率。

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基于多通道补偿的毫米波雷达高速目标检测方法

戴作宁，张兴敢，唐岚，柏业超*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 356.

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目标检测是雷达的重要任务之一，利用长时间信号积累能有效提高低信噪比时的检测性能。对于高速运动目标，脉间回波存在相位差，及严重的距离走动现象，影响相参积累的效果。针对雷达系统高速运动目标检测的问题，提出一种基于多通道补偿的方法，提高毫米波雷达脉间相参积累性能。该方法将目标速度范围划分成若干区间，对每一区间设置一个补偿通道，各通道按对应速度区间的中值对输入信号进行走动校正及相位补偿，补偿后经过匹配滤波器输出；选取所有通道输出值的最大值，与预先设定的阈值的判决器进行比较，以确定有无目标。该方法与恒虚警检测结合，无需预先估计目标速度。用Matlab构造毫米波雷达发射与接收回波的模型，对接收信号进行多通道补偿高速目标检测进行了仿真。仿真结果表明，在毫米波雷达高速目标检测中，多通道补偿方法能有效的检测出微弱高速运动目标，与直接相参积累方法相比，可提高7 dB的信噪比，增强毫米波雷达系统的检测性能。

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立体电视技术及其现状

王元庆

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(3): 361.

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立体电视技术是电视技术发展的必然方向。一个理想的立体电视系统方案，应当满足一些特定的技术性能，包括：裸眼立体、窄带宽、平面兼容、高清晰、可随机访问、无侵扰交互、可分级等。裸眼立体电视终端技术有两大发展方向，即多视图立体电视终端技术和主动式立体电视终端技术。前者的主要实现形式有三种，即主动柱镜式、主动狭缝式、主动背光式；后者主要借助于主动光学元件和人眼位置跟踪技术。

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2014年, 第50卷, 第3期　
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