关键词： 量子输运   量子自旋霍尔   非局域电阻   退相干  

摘要： HgTe/CdTe量子阱是一种特殊的二维拓扑材料,其中的量子自旋霍尔效应在自旋电子器件应用方面极有潜力."工"字形四端口体系纵向非局域电阻阻值为0.25 h/e^2的特殊的量子化平台是判别量子自旋霍尔效应的有力证据.本文基于二维HgTe/CdTe量子阱模型,利用非平衡格林函数理论及Landauer-Büttiker公式计算非局域电阻,进而研究自旋拓扑态在非静态杂质作用下的退相干效应.计算同时考虑磁交换场和磁场的影响.研究发现,尽管磁交换场和外磁场会破坏时间反演对称性,但它们都仅改变拓扑带隙的宽度和相对位置,并不影响螺旋边缘态的拓扑性.而退相干杂质对自旋拓扑边缘态的影响则完全不同于铁磁和弱磁场.退相干效应不会影响拓扑带隙的位置和宽度,但是会影响拓扑边缘态的稳定性.其中,自旋不守恒的退相干杂质对螺旋边缘态的影响更为明显,轻微的退相干效应便会引起自旋翻转,从而引起自旋相反的背散射,最终破坏自旋霍尔边缘态.

关键词： 拓扑半金属   电子结构   量子材料   角分辨光电子能谱  

摘要： 拓扑半金属材料是具有拓扑保护的能带交叠的一类无能隙拓扑量子材料,具备许多独特的物理性质,是目前量子材料研究的前沿领域.根据能带交叠的简并度和维度等不同信息,拓扑半金属材料可以分为拓扑狄拉克半金属、拓扑外尔半金属和拓扑节线半金属等.具有高能量、动量分辨率的角分辨光电子能谱技术(ARPES)能够解析动量空间电子结构从而直接测量拓扑半金属中的拓扑电子态,是研究拓扑半金属材料的重要实验手段.本文系统回顾了利用ARPES技术测量的不同类型的典型拓扑半金属的电子结构特别是特征拓扑电子态,从而为拓扑半金属的物理起源、物性研究以及新奇拓扑半金属的探索提供了重要信息.

关键词： 拓扑材料   拓扑绝缘体   拓扑半金属   自旋霍尔效应   量子反常霍尔效应   狄拉克半金属   外尔半金属  

摘要： 拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究,提出了一种基于拓扑序的研究范式,并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合,成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质,这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护,对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件,乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言,拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入,并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。

关键词： 量子点接触   动态输运   背散射   磁耗散  

摘要： 实验测量量子点接触结构的动态量子输运.观察到导纳的实部和虚部都出现明显的台阶,为负值的虚部反应了器件的电感性响应的特性.但是零磁场条件下的导纳坪台有波动,这是背散射导致的结果.外加磁场可以有效地抑制背散射,改善坪台的平整程度,实验观察到当磁场为0.3T左右时就可以得到比较理想的坪台.当磁场进一步增大时,可以观察到磁耗散效应,并且由此可以估算器件的零磁场子能带的间距.

关键词： Fe3O4   CdSe量子点   纳米复合材料   电致化学发光  

摘要： 利用共沉淀法制备了磁性Fe3O4纳米粒子,多巴胺(DA)在其表面自动氧化聚合形成核/壳结构纳米粒子(Fe3O4@PDA);通过红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行表征;采用水相合成法合成了CdSe量子点,并由L-半胱氨酸修饰其表面;由制备的核/壳结构纳米粒子与CdSe量子点通过静电吸引力结合在一起形成兼具有磁性和电致化学发光(ECL)的纳米复合材料。Fe^3+、Cu^2+、Cd^2+对复合材料ECL强度增强或猝灭的性质,在一定浓度范围内,离子浓度与发光强度呈线性关系,利用此性质检测这些离子的浓度,结果表明效果较好。

关键词： 量子剪裁   Ce^3+-Nd^3+共掺   合作能量下转换   晶硅太阳能电池  

摘要： 以高温固相法合成一系列Ce^3+-Nd^3+共掺Y3Al5O12(YAG)发光材料.通过荧光光谱测试证明,在YAG基质中Ce^3+-Nd^3+之间发生宽谱高效近红外量子剪裁,能量传递机理为合作能量下转换.在460nm波长激发下,Ce^3+离子吸收一个可见光子跃迁至5d1能级,然后将自身能量传递给两个邻近的Nd^3+,进而发射出两个近红外光子.对样品的荧光衰减曲线分析可知,Ce^3+-Nd^3+之间的量子效率高达177.8%.通过Ce^3+-Nd^3+之间的量子剪裁,可将太阳光谱中能量较高的紫外-可见波段转换为近红外波段,有利于太阳光谱更好地被晶硅太阳能电池吸收和利用.

关键词： 应变效应   拓扑材料   二维材料  

摘要： 新型量子材料具有丰富的新奇物性,是现代凝聚态物理和材料科学研究的重要主题之一.常见的物性调控手段有很多,比如应变场、外电场、磁场、光场以及化学吸附等.其中,应变作为调节材料物性的有效手段被广泛地应用于研究中.本文对近年来发现的多种新型量子材料(拓扑材料和二维材料)进行介绍,并重点阐述本课题组在这些材料中应变效应的相关研究进展.在拓扑材料方面,主要介绍拓扑绝缘体、拓扑狄拉克半金属以及拓扑节线半金属中应变导致的拓扑相变等;在单层二硫化钼和黑磷中,对应变调节载流子输运和超导电性等研究结果进行讨论;最后对二维铁磁、铁电材料方面应变调节磁矩、电极化、居里温度以及磁光效应等问题进行了相关分析.

关键词： 半导体纳米晶体   CuInS2量子点   制备与应用  

摘要： 量子点是一种极小的半导体纳米晶体,被认为是现代光电领域中最重要的基石之一。本文使用的新型铜铟硫(CuInS2)量子点是利用水热法合成的一种水溶性的量子点。该量子点在合成过程中不需要使用有机溶剂,并且组成中不含有镉、铅等重金属元素,满足对当前环境友好型的要求。我们将制备的量子点材料进行性能研究表明其拥有很好的荧光强度、良好的光稳定性等优点,因此这种新型的量子点材料有着非常可观的应用价值以及广泛的应用前景。