关键词： CQDs/半导体复合光催化材料   降解   有机染料   抗生素   止痛药   酚类化合物  

摘要： 有机污染物的危害日益严重,引起人们的广泛关注。半导体光催化降解有机污染物是公认的绿色技术,但传统的半导体光催化材料对可见光的利用率低,光生电子与空穴易复合,导致降解有机污染物的效率不高,开发高效、稳定的半导体复合光催化材料,是当前光催化领域的研究热点。碳量子点(CQDs)是新型的纳米级荧光碳材料,可作为修饰剂与半导体材料复合,能够显著提高复合材料的光催化降解效率,极大地激发了研究者的兴趣。本文介绍了碳量子点与半导体光催化剂的复合方法,总结了近几年CQDs/半导体复合光催化材料降解有机染料、抗生素、止痛药、酚类化合物等有机污染物的应用成果。

关键词： 自相位调制   激光诱导   电子相干性   非线性光学   全光开关  

摘要： 空间自相位调制是一种三阶非线性光学效应,又称光学克尔效应。空间自相位调制的物理机制为激光诱导的非局域电子相干性,是一种集体激发行为,非线性光学响应,演生现象。物质中电子在光场的驱动下以光学频率运动,获得由外场决定的相位,分离区域之间保持固定的由光场决定的相位差,从而演生出非局域电子相干性,其衍射光的平行光分量在远场形成一系列同心嵌套的圆锥形发射,在远场屏上形成干涉环,此即空间自相位调制。基于激光诱导在量子材料中产生电子相干性,可以实现全光开关,具有“以弱光控制强光”的特性,功能类似于光子学中的“三极管”。本文简要综述空间自相位调制的物理机理研究及其在全光开关领域的应用前景,重点梳理空间自相位调制在新阶段的发展以及微观物理机制。

关键词： 量子   材料   电子显微学  

ISBN: (纸本)9787030779793

摘要： 量子材料是21世纪凝聚态物理的研究热点，其各种物相及宏观性能与材料中多个序参量（包括点阵、电荷、自旋、轨道及拓扑）密切相关。现代先进电子显微学为在原子尺度表征量子材料的诸序参量及其关联机制提供了强有力的工具。本书在介绍电子显微学原理的基础上，系统介绍了如何采用电子显微学方法测量和研究量子材料序参量，并总结了对铁性材料、磁光材料、高温超导材料等进行序参量测量和协同性研究的成果。本书适合凝聚态物理、材料科学、电子显微学等专业的研究生、本科生、教师与科技工作者阅读。

关键词： 非均匀   量子阱   高分辨电镜   二次离子质谱   暗电流  

摘要： 本文利用分子束外延(MBE)技术成功生长了GaAs/AlGaAs非均匀量子阱红外探测器材料,并对相关微结构作了细致表征。分析比较了非均匀量子阱结构和常规量子阱红外探测器性能差异,并对比研究了不同势阱宽度下非均匀量子阱红外探测器的性能变化。通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)结合能谱仪(EDS)对非均匀量子阱红外探测器材料微结构进行了分析,并利用二次离子质谱仪(SIMS)对非均匀势阱掺杂进行了表征。结果表明,该量子阱外延材料晶体质量很好,量子阱结构和掺杂浓度也与设计值符合较好。对于非均匀量子阱红外探测器,通过改变每个阱的掺杂浓度和势垒宽度,可以改变量子阱电场分布,而与传统的均匀量子阱红外探测器相比,其暗电流显著下降(约一个数量级)。在不同阱宽下,非均匀量子阱的跃迁模式发生改变,束缚态到准束缚态跃迁模式下(B-QB)的器件具有较高的黑体响应率以及较低的暗电流。

关键词： Majorana费米子   量子输运   联合等待时间分布   等待时间相关性  

摘要： 本文利用量子主方程的方法研究了拓扑超导体耦合双量子点结构中电子输运的等待时间分布。通过联合等待时间分布最高峰的数目和电子连续跳跃等待时间相关性，表征系统中存在Majorana费米子。研究显示，随着超导邻近效应和弹性共隧穿的同步增大，联合等待时间分布振荡频率越来越高，单位时间内等待时间相关性变化越来越频繁。说明当超导邻近效应和弹性共隧穿强度相较于隧穿率增大时，电子在超导体中运动更剧烈，更不容易隧穿出去。

关键词： Topology  

摘要： Novel quantum materials such as topological materials, two-dimensional materials, create new opportunities for the spintronic devices. These materials can improve the charge-spin conversion efficiency, provide high-quality interface, and enhance the energy efficiency for spintronic devices. In addition, they have rich interactions and coupling effects, which provides a perfect platform for finding new physics and novel methods to control the spintronic properties. Many inspiring results have been reported regarding the research on topological materials and two-dimensional materials, especially the layered topological and two-dimensional magnetic materials, and their heterostructures. This paper reviews the recent achievements of these novel quantum materials on spintronic applications. Firstly the breakthroughs that topological materials have been made in spin-orbit torque devices is introduced, then two-dimensional magnetic materials and their performances in spintronic devices are presented, finally the research progress of topological materials/two-dimensional magnetic materials heterostructures is discussed. This review can help to get a comprehensive understanding of the development of these novel quantum materials in the field of spintronics and inspire new ideas of research on these novel materials. © 2024 Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.

关键词： 硅量子点   量子比特   量子计算   自旋  

摘要： 量子计算作为未来计算技术发展的一个重要方向,在一些特定领域具有现代计算机无可比拟的强大优势。基于硅材料的金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor,MOS)量子点自旋量子比特由于拥有较长的相干时间以及与现代集成电路工艺兼容等优势,在近些年来获得了广泛研究,并取得了较大发展,成为了实现通用量子计算重要的候选方案之一。总结了硅MOS量子点单自旋量子比特实现方案,介绍了硅量子点量子计算的研究背景及意义,叙述目前硅MOS量子点单自旋量子比的研究进展,介绍了MOS量子点器件结构、量子点电荷输运理论、量子比特的读出、量子比特的操作、退相干的影响因素与抑制方法以及扩展与集成等方面的内容,最后讨论了硅MOS量子点自旋量子比特在实现通用量子计算方面面临的挑战与未来发展趋势。

关键词： 流体润滑   压力测量   量子点   传感材料   研究进展  

摘要： 流体润滑广泛存在于工程领域,润滑接触区各点局部压力的测量对研究机械润滑状态、保证系统平稳运行具有重要作用.量子点具有优异的化学和光致发光稳定性以及优异的光学性能,其对压力的敏感性使其应用于流体润滑领域监测压力成为可能.为此,本文中总结了研究常用的压力敏感量子点材料以及常用的制备方法,介绍了量子点的压力依赖性原理,并分别从原位压力试验和第一性原理计算两方面对量子点压力依赖性常用的研究方法进行了总结,最后,从工程应用角度对量子点的应用潜力以及目前仍存在的问题和挑战进行了介绍.

关键词： 节线半金属   外尔半金属   表面态   费米弧   量子输运  

摘要： 拓扑电子体系是近年来凝聚态物理学的研究前沿,它以非平庸的体态拓扑以及奇异的表面态为主要特征.输运测量是研究拓扑电子体系最常用和最有效的手段之一,输运研究与新奇物理效应的探索以及电子器件相关应用都有密切的联系.基于拓扑绝缘体的输运研究已经广泛地开展,其中的输运信号仅由拓扑表面态贡献;而拓扑半金属中体态和表面态共存,这在给输运研究带来复杂性的同时,也预示着更为丰富的物理现象有望被发现.大多数针对拓扑半金属输运性质的研究集中于其体态,而其表面态的贡献通常被认为小到可以忽略.需要指出,通过巧妙构筑输运器件结构,表面态可以贡献很强的输运信号并导致新奇而丰富的输运性质.本文介绍了若干典型拓扑半金属体系中表面态导致的新奇输运性质,包括拓扑节线半金属中鼓面表面态导致的共振自旋翻转反射及其输运信号,外尔半金属中费米弧表面态的奇异安德烈夫反射、法布里-珀罗干涉和门电压调控的栗弗席兹相变,以及这些效应对外场的奇特响应.本文介绍的研究成果为拓扑半金属表面态的探测与调控提供了新的思路.

关键词： 自旋电子器件   拓扑材料   二维材料   全范德瓦耳斯异质结  

摘要： 拓扑材料和二维材料等新型量子材料,为自旋电子器件的研究与发展提供了新契机.这些量子材料不但有助于提高电荷-自旋转换效率及提供高质量异质结界面,从而改善器件表现,更由于它们丰富的相互作用和耦合关系,能提供新奇物理现象和新的物性调控机制,在自旋电子器件方面具有潜在的应用价值.拓扑材料和二维材料,尤其是层状拓扑材料、二维磁性材料以及它们组成的异质结的相关研究,取得了丰硕的成果,兼顾了启发性与及时的实用性.本文将综述这些新型量子材料的近期研究成果:首先重点介绍拓扑材料在自旋轨道力矩器件中实现的突破;其次着重总结二维磁性材料的特性及其在自旋电子器件中的应用;最后将进一步讨论由拓扑材料/二维磁性材料组成的全范德瓦耳斯异质结的研究进展.