近期，固体所纳米材料与纳米结构研究室费广涛研究员课题组与中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心张尧博士合作，在光电晶体管的光调控方面取得进展。研究发现，Ag/TiO2复合薄膜在外加两束光照射后，具有类似于三极管的特性，可以实现对光电信号的增强、开关和调制，该器件被称为全光输入的晶体管。相关结果作为卷首图片(Frontispiece)文章发表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 28(40), 1870290 (2018))上。 　　银/二氧化钛(Ag/TiO2)多孔膜由于其表面等离共振及热电子的快速转移特性，被认为是热电子光探测器的理想材料，而增强其光响应度一直是科研人员研究的目标。课题组助理研究员高旭东博士等在研究Ag/TiO2多孔膜对近红外光的响应性能时偶然发现，在近红外光照射的基础上再增加一束紫外光照射，该复合薄膜对近红外光探测的响应度会有近100倍的增加(图1)。 　　这表明，Ag/TiO2复合薄膜在外加两束光照射后，具有类似于三极管的特性。众所周知，三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。通常情况下，在三极管中，电信号从基极输入，从集电极输出，它的输出特性曲线如图2a所示。研究发现，当近红外光作为源极信号光输入，复合薄膜将这种近红外光转换成电信号输出，在此基础上，再外加紫外光照射到复合薄膜上，可以调控输出的电信号，输出特性曲线如图2b。比较图2b与图2a可见，Ag/TiO2复合薄膜的输出特性曲线与三极管的输出特性曲线非常相似，因此，将这种Ag/TiO2复合薄膜称作全光输入的晶体管。值得一提的是，这种光电器件只需要两束光输入，不需要外加电驱动。 　　分析表明，这种光控光电流增强特性源于器件的Ag与TiO2之间的肖特基势垒。多孔TiO2在一般情况下，表面有大量的化学吸附氧，表面能带向上弯曲，在与Ag接触后，便形成高势垒肖特基结(图3a)。近红外光照射到Ag薄膜上时，会激发表面等离激元，进而产生热电子。部分热电子会越过Ag与TiO2之间的肖特基势垒，进入TiO2一侧，进而产生光电流。由于肖特基势垒较高，越过势垒的热电子数量较少。而当紫外光照射到Ag/TiO2复合薄膜上时，TiO2内部产生的光生空穴可以从表面吸附的氧上夺取电子(去氧吸附)，导致表面能带下降，进而使肖特基势垒下降。也就是说，通过紫外光照射可实现肖特基势垒高度的调节。随着肖特基势垒的降低，越过势垒进入TiO2一侧的热电子会大幅度增加，导致光电流有数量级的增加(图3b)。由此，通过控制紫外光的光强来调节肖特基势垒高度，可实现对输出热电子光电流的可控调节，即实现了光电流输出的有效放大。 　　类比于三极管对电信号的放大、开关和调制等功能，这种Ag/TiO2复合薄膜全光输入的晶体管可用于对光电信号的增强、开关和调制(图4)。该项工作为未来光电器件的研制提供了重要参考。 　　本工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

10月8日，核能安全技术研究所项目团队研制的液态金属锂实验回路已实现1500K超高温稳定运行1000小时。该超高温锂实验回路建成并稳定运行，标志着我国先进核能系统液态金属冷却剂关键技术取得了新的突破。

        近日，由等离子体所负责的ITER校正场线圈（CC）采购包中首个1:1全尺寸底部（BCC）模型线圈，顺利完成整体装配中最重要的一步——激光封焊，并被ITER组织官方网站newsline综合报道。该项技术的突破不仅表明项目组对高功率激光焊接设备与工艺研发终获成果，更是当前国内万瓦级激光焊接技术从实验室走向重大国际工程应用的重要里程碑。 　　CC线圈绕组装入线圈盒后是将盒体与盒盖进行整体装配封焊，为保证线圈的整体刚度，必须保证线圈盒上所有焊缝全焊透。长达30米的焊缝如果采用常规焊接方法必将产生巨大的焊接变形导致无法满足线圈的外形尺寸要求。同时，为避免焊接时所产生的热量对线圈盒内部绕组造成损伤，必须严格控制焊接时绕组表面的温度不超过200摄氏度。项目组在经过充分的技术调研后决定采用激光焊接方法。 　　激光焊接作为一种先进的高能束焊接技术，是以聚焦的激光束作为能源轰击焊接件所产生的热量进行焊接的方法。与其他焊接方式相比其优势在于：无需真空环境、热输入集中、热变形小、焊缝深宽比大、精度高、易于实现自动焊接，被认为是最合适于CC线圈盒封焊的焊接方法。但将先进的激光焊接技术应用于CC线圈盒的焊接面临着巨大的挑战：首先是CC线圈盒的大尺寸结构。当前成熟工程应用激光焊接技术的典型领域如动力电池、汽车白车身的焊接均为中小型尺寸的焊接件，应用于尺寸如此巨大的工程焊接件尚无成功案例；其次，线圈盒的结构复杂。在多方向的弯曲结构给自动焊接过程的实施带来巨大困难；第三，焊接厚度达20mm。当前工程中激光焊接的焊接深度基本为1-3mm，鲜有超过10mm的焊接厚度，随着焊接厚度的增加，焊接过程的稳定性、热源的精确控制以及对装配精度的精确控制等因素都给线圈盒的封焊过程带来未知挑战。 　　在充分理解线圈盒激光焊接的技术难点基础上，CC项目组在国内率先搭建了首套20kW光纤激光焊接系统（为国际上公开报道的激光焊接技术工程应用的最大功率）。研究开发了超高功率大厚板激光焊接技术，解决了当前激光焊接面对大型结构件装配精度要求极高的“卡脖子”问题，掌握了大功率激光焊接熔深与热场精准控制，以及大型复杂工程结构件焊接过程的应力场与应变场控制等关键技术，并形成CC线圈盒封焊的标准工艺规范，得到了英国焊接研究所TWI的高度赞许。2018年6月份在ITER组织与欧洲核子研究组织的见证下，项目组顺利完成首个全尺寸BCC线圈盒的激光封焊，焊后线圈盒整体焊接变形≤4mm，焊缝质量达到ISO 13919-1 B级，绕组表面的温度控制在200度以内，实现了ITER校正场线圈盒高标准和高质量焊接。

        4月中旬至6月底，安光所承担的“风云三号02批地面应用系统工程大型试验系统——辐射定标和真实性检验外场试验项目”在敦煌国家辐射校正场开展了第一次试验，6月28日该项目在北京通过了国家卫星气象中心组织的评审验收，这也标志着风云三号D星完成了首次辐射校正场在轨“体检”。 　　本次试验是风云三号D星发射后的首次在轨同步定标与真实性检验试验，除了进行卫星同步状态下的地表和大气观测，还开展了无人机观测、激光雷达观测、偏振BRDF测量等新技术测量，获得了国家辐射校正场迄今最为丰富的同步观测数据，为在轨定标检测精度的进一步提升奠定了技术基础。 　　值得一提的是，安光所还研发了一整套设备为风云三号D星“自动体检”。本次试验开展了一直持续至风云三号D星在轨末期的自动化定标，拟提供不少于三年的可见至短波红外波段高频次辐射定标。近年来，安光所研发的自动化定标技术逐步成熟，研制的太阳光度计、对地辐射计、光谱辐照度仪等5套设备在敦煌辐射校正场长期无人值守观测，只要天气情况良好就可以实施过顶卫星定标，后方处理软件平台接收远程数据准实时处理、推送卫星定标系数。 　　另外，该项目是国内组织开展的卫星在轨测试新模式，国家卫星气象中心作为用户方将业务化的在轨定标与真实性检验测试任务全部委托安光所完成。安光所独立承担方案设计、同步观测、定标处理与校验等，为风云三号D星提供全寿命的在轨性能测试，以支持其业务化运行。该项目的顺利开展将为国内卫星在轨定标检测的实施提供新思路。 　　----- 　　背景资料：风云三号D星是中国第二代极轨气象卫星，星上装载了10台套先进的遥感仪器，于2017年11月15日在太原卫星发射中心成功发射，可实现全球、全天候、多光谱、三维、定量遥感，经在轨测试后投入业务运行，成为中国低轨道下午观测的主业务卫星，与2013年9月发射的风云三号C星共同组网，进一步提高大气探测精度，增强温室气体监测、空间环境综合探测和气象遥感探测能力，促进气象卫星综合应用水平的提升，为促进生态文明建设、国家综合防灾减灾和“一带一路”建设等提供重要支撑。风云三号D星的发射使中国成为世界上在轨气象卫星数量最多、种类最全的国家。

　　6月29日，由安光所作为依托单位承担的国家863计划“先进环境监测技术设备”重大项目，在北京通过了科技部863计划资源环境技术领域办公室组织的专家验收。目前，该项目已申请多项专利并发表论文，形成了一支具有较强实力的先进环境监测技术设备研发团队，项目成果取得了较好的社会和经济效益，并具有广阔的市场应用前景。