基于脈沖串測試方案的負電容FinFET時域特性研究
4H-SiC肖特基勢壘二極管芯片橫向擴展電流研究
通過引入Au緩沖層提高鐵電薄膜的光電化學性能
可快速制備大晶粒鈣钛礦薄膜的限域補償退火方法
分子終端調控制備熱穩定鈣钛礦太陽能電池
大晶格失配和異價的Si和III-V族半導體帶階的直接計算
硫酸镉溶液濃度對Cd1-xZnxS薄膜形貌、成分和光學性質的影響
單壁碳納米管膜基場效應晶體管在低能質子輻照下的抗輻射特性
氮化硅芯片上的无磁光隔离器 助推量子光互联
室温条件单光子光开关 全光处理器新进展
官方微信
友情鏈接

物理系周樹雲及合作者發表量子材料光誘導新奇物理效應綜述文章

2021-11-18

 

清华新闻网11月12日电 在二维材料和拓扑材料等量子材料的研究中,光和物质的相互作用起着重要的作用。它不仅是研究材料处于平衡态时的物理特性的重要探测手段,更为重要的是,脉冲激光激发还可以作为一种物态调控新手段。利用光激发可诱导或“衍生”出平衡态所不具有的新奇物态,进而在超快(皮秒甚至飞秒)时间尺度上实现量子材料的物性调控。近期,清华大学物理系周树云教授及合作者受邀撰写量子材料中光诱导的新奇物理效应的综述文章,评述该领域的最新研究进展及实验的挑战,并展望该研究领域的重要发展机遇。

圖1:光和量子材料相互作用導致的新奇物理效應。(a)利用光作爲周期性電場的特性,可利用弗洛凱電子態對其電子結構進行調控(弗洛凱工程)並誘導出瞬時拓撲物態。(b)光對材料能量景貌的擾動導致瞬態相變,例如,光致超導和電荷密度波等。(c)利用光的偏振特性來操控量子材料中的自旋、赝自旋和能谷等量子自由度,例如,利用圓偏振光進行不通過能谷的選擇性激發。(d)光和材料的拓撲幾何相位(貝裏曲率)的相互作用導致獨特的非線性光學響應。

近十年來,二維材料和拓撲材料的研究不僅得到了快速的發展,而且對其物理特性的研究及物態的調控逐漸從平衡態(穩態)拓展到非平衡態(瞬態)。這個領域的快速發展一方面得益于高質量二維材料及異質結的制備、拓撲新材料的發現及對光與物質相互作用物理機制的理解,另一方面也與基于泵浦-探測手段的多種超快時間分辨實驗技術的發展密不可分。尤其是超快時間分辨角分辨光電子能譜(TrARPES)、超快時間分辨X射線衍射(TrXRD)、超快電子衍射(UED)、超快光學和超快時間分辨輸運等前沿實驗技術的發展使得瞬態電子結構、晶格結構和物性的探測成爲可能,從而爲在超快時間尺度上捕捉非平衡態動力學及實現瞬時物態調控提供了前所未有的機會。

光和物质的相互作用可在二维材料和拓扑材料中诱导出诸多新奇物理效应(见图1)。利用光具有的周期性电场的特点,通过光与物质的相互作用,人们可以瞬态调控其电子结构(简称弗洛凯工程,Floquet engineering),进而改变其拓扑特性;或者在原本非拓扑的材料中诱导出瞬态拓扑态(图1a)。通过光与量子材料中多种准粒子自由度的耦合,进而改变其能量景貌,可以诱导出瞬态相变,例如光诱导的超导和电荷密度波等新奇物态(图1b)。光和物质的相互作用还可以用来探测和操控材料中的赝自旋和谷等各种量子自由度(图1c),为未来电子器件的发展提供新的思路。此外,光和物质的相互作用也成为了探测材料拓扑性质的强有力方法,其与材料拓扑相位的耦合可产生新奇的光学线性和非线性响应(图1d)。

近年來,量子材料的光致新奇物理效應的研究得到快速的發展,但是與大量的理論預言相比,當前量子材料的非平衡態物理和瞬態調控的實驗研究仍處于關鍵發展階段。一方面,實驗研究仍然面臨巨大的挑戰,但是同時這個領域也蘊含著取得重大實驗突破的機遇。把量子材料的研究拓展到非平衡態不僅具有重要的科學意義,同時也擁有廣闊的應用前景。在皮秒甚至飛秒的時間尺度上實現量子材料的物態調控,對于未來新一代高速、新機制器件的研發意義重大。

该工作以“二维材料和拓扑材料光诱导衍生现象”(Light- induced emergent phenomena in2D materials and topological materials)为题于11月9日在线发表在《自然评论:物理》(Nature Reviews Physics)。清华大学物理系博士研究生鲍昌华为文章第一作者,清华大学物理系周树云教授、北京大学量子科学材料中心孙栋教授和北京航空航天大学材料科学与工程学院汤沛哲教授为文章的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京未来芯片技术高精尖创新中心和北京自然科学基金的支持。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s42254-021-00388-1

 

 

來源:清華大學新聞網

 

 

 

 

 



關于我們
下載視頻觀看
聯系方式
通信地址

北京市海淀区清华东路甲35号(林大北路中段) 北京912信箱 (100083)

電話

010-82304210/010-82305052(傳真)

E-mail

semi@semi.ac.cn

交通地圖
友情鏈接
中華人民共和國科技技術部
中國科學院
中國工程院
國家自然科學基金委員會
中國科學院大学
中國科學技術大學
中國科學院科技产业网
版权所有 九五至尊娱乐棋牌

備案號:,京ICP備05085259-1號 京公網安備110402500052 中國科學院半导体所声明