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物理学报 2020年第15期69卷 116-122页

作者：宋彤彤罗杰赖耘南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 苏州大学物理科学与技术学院苏州215006

有效介质理论在利用人工微结构材料拓展光学参数方面具有重要意义.本文对电介质光子晶体等具有非局域性质的人工微结构材料发展了一种新的赝局域有效介质理论,通过局域的有效介电常数■εp(ω)、局域的有效磁导率■μp(ω)、以及额外的... 详细信息

有效介质理论在利用人工微结构材料拓展光学参数方面具有重要意义.本文对电介质光子晶体等具有非局域性质的人工微结构材料发展了一种新的赝局域有效介质理论,通过局域的有效介电常数■εp(ω)、局域的有效磁导率■μp(ω)、以及额外的波矢ka来描述其光学性质.研究发现,该赝局域有效介质兼具局域和非局域介质的性质,在与ka垂直的晶面上表现出局域介质的光学性质,而在与ka平行的晶面则表现出非局域介质的光学性质,如负折射、全反射等.进一步研究表明,对于所有入射角的光波在穿过拥有奇数层结构单元的赝局域有效介质时,都会出现额外的相位差,基于此设计了一种全角度相位光栅.相对于传统的光学材料,赝局域介质具有更加丰富有趣的光学性质,有望在未来应用到更多的新型光学器件设计之中.

关键词：赝局域有效介质有效介质理论光子晶体

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声学超构材料技术实用化的进展

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中国材料进展 2021年第1期40卷 57-68,21页

作者：刘乐黄唯纯钟雨豪赵涵解龙翔颜学俊卢明辉陈延峰南京大学材料科学与工程系固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院江苏南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093

声学超构材料是当前声学和材料学一个热门的研究领域。声学超构材料可定义为:通过对材料在特征物理尺度上进行人工设计制备,使其具有超越常规材料的声学性能的一种人工序构的复合材料。其亚波长特性、超常声学性能以及颠覆性应用的可能... 详细信息

声学超构材料是当前声学和材料学一个热门的研究领域。声学超构材料可定义为:通过对材料在特征物理尺度上进行人工设计制备,使其具有超越常规材料的声学性能的一种人工序构的复合材料。其亚波长特性、超常声学性能以及颠覆性应用的可能吸引了学界和工程界的关注。21世纪以来,随着增材制造技术的发展,声学超构材料的实验室加工与制备问题得以解决,然而,声学超构材料的工程应用仍然面临着批量制造困难、使用场景不明、生产成本高昂等方面的严峻挑战。介绍了各类常见的声学超构材料及其研究现状,讨论各类声学超构材料实用化面临的困难和挑战,简述声学超构材料研究和实验的最新方法,最后展望了未来声学超构材料实用化研究的方向。

关键词：超构材料声学材料吸声超构材料隔声超构材料水声超构材料声学黑洞

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电子型FeSe基高温超导体的磁通束缚态与Majorana零能模

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物理学报 2021年第1期70卷 82-99页

作者：陈晨刘琴张童封东来复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室先进材料实验室上海200438 表面物理与化学重点实验室绵阳621908 人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 上海量子科学研究中心上海201315

作为凝聚态物理中一类新奇准粒子态,Majorana零能模(Majorana zero mode)由于可用来实现拓扑量子计算而成为当前的研究热点.理论预言,Majorana零能模可作为特殊的束缚态出现在一些拓扑超导体的磁通涡旋中.但实际超导体磁通中还可能存在... 详细信息

作为凝聚态物理中一类新奇准粒子态,Majorana零能模(Majorana zero mode)由于可用来实现拓扑量子计算而成为当前的研究热点.理论预言,Majorana零能模可作为特殊的束缚态出现在一些拓扑超导体的磁通涡旋中.但实际超导体磁通中还可能存在其他低能束缚态或杂质态,这给Majorana零能模的辨别和具体应用带来了困难.目前实验上寻找合适的拓扑超导体系、分辨出清晰的Majorana零能模仍然是十分迫切的.本文主要介绍最近利用高能量分辨的扫描隧道显微镜,对电子掺杂铁硒类超导体(Li,Fe)OHFeSe和单层FeSe/SrTiO3磁通态进行的研究.实验上在前者的自由磁通中观测到清晰的零能模,并进一步测量到Majorana零能模的重要特征—量子化电导.而在后者磁通中只发现常规Caroli-de Gennes-Matricon(CdGM)束缚态,反映出s波对称性的特征.这系列实验既为Majorana零能模物性的进一步研究提供了合适平台,也为澄清铁基超导体中拓扑超导电性的来源提供了线索.

关键词：磁通涡旋束缚态 Majorana 零能模拓扑超导体量子化电导

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外尔超构材料里频率分离外尔点的数值设计

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物理学报 2020年第15期69卷 123-128页

作者：周萧溪胡传灯陆伟新赖耘侯波苏州大学物理科学与技术学院苏州纳米科技协同创新中心苏州215006 深圳市环波科技有限责任公司深圳518000 南京大学固体微观结构国家实验室物理学院人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

外尔半金属是指三维能带结构具有手性拓扑点简并特征的无能隙固体材料,并且简并点附近的色散关系遵从外尔方程的描述.它具有很多独特的电子输运性质,比如:费米弧表面态、负磁阻效应、手性朗道能级等.类比电子系统的外尔半金属材料,人们... 详细信息

外尔半金属是指三维能带结构具有手性拓扑点简并特征的无能隙固体材料,并且简并点附近的色散关系遵从外尔方程的描述.它具有很多独特的电子输运性质,比如:费米弧表面态、负磁阻效应、手性朗道能级等.类比电子系统的外尔半金属材料,人们设计出理想外尔超构材料,在电磁波体系里实现了频率一致的外尔点简并.本文打破这种超构材料的镜面对称性,通过数值计算发现了原本频率一致的外尔点出现了依赖手性的频移,频移的正负由外尔点的手性决定,因此实现了手性不同的外尔点在频率上的分离,同时也检验了<001>晶面上外尔点之间的费米弧表面态.

关键词：外尔点手性频移费米弧

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金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池及锂金属电池电解液中的应用

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化学学报 2021年第2期79卷 139-145页

作者：常智乔羽杨慧军邓瀚朱星宇何平周豪慎南京大学储能材料与技术中心现代工程与应用科学学院固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心中国南京210093 产业技术综合研究所(AIST)能源技术研究所日本筑波305-8568 日本国立筑波大学(University of Tsukuba)系统与信息工程研究生院日本筑波305-8573

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展.通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷,随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型,使得锂离子电池的性能得到显著提升.最后,基于M... 详细信息

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展.通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷,随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型,使得锂离子电池的性能得到显著提升.最后,基于MOFs材料本身的特性,还对MOFs材料在电化学储能领域中的后续应用进行了合理地前瞻性展望.

关键词：金属有机框架(MOFs) 锂离子电池离子筛负极保护准固态电解质

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有机发光材料中的三重激发态

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物理学进展 2020年第2期40卷 44-53页

作者：肖磊鑫张春峰南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

有机发光材料有望广泛应用于新一代柔性光电子器件。由于自旋多重性,有机分子发光材料中单重激发态和三重激发态转换较慢,限制有机发光器件特别是电注入荧光器件的效率。我们介绍下近年来通过分子设计操控激发不同时间尺度三重态的动力... 详细信息

有机发光材料有望广泛应用于新一代柔性光电子器件。由于自旋多重性,有机分子发光材料中单重激发态和三重激发态转换较慢,限制有机发光器件特别是电注入荧光器件的效率。我们介绍下近年来通过分子设计操控激发不同时间尺度三重态的动力学来突破这一限制的策略,通过控制激发单重态和激发三线态之间的电子耦合,利用热激子系间窜越、反向系间窜越、激发三重态稳定化等过程能够有效提高有机发光材料的发光效率。在此基础上实现的热活化延迟荧光、有机长余辉发光等在有机发光二极管、传感器、生物成像等领域有重要潜在应用价值。

关键词：有机发光材料激发三重态电荷转移态电荷分离态热激子热系间窜越反向系间窜越三重态稳定化热活化延迟荧光长余辉发光有机发光二极管

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基于伴随法的贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计

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光学学报 2025年第8期 221-228页

作者：蒋欣辰洪鹏黄春玉陆延青寇君龙南京大学电子科学与工程学院南京大学集成电路学院南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学现代工程与应用科学学院

贝塞尔光束携带相位奇点和轨道角动量等信息，同时具备无衍射的传播特性，因此在基础科学、光量子通信和成像领域中都有广泛应用。提出了一种基于伴随优化的片上贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计方法，并对二阶贝塞尔-高斯光束发射器进行... 详细信息

贝塞尔光束携带相位奇点和轨道角动量等信息，同时具备无衍射的传播特性，因此在基础科学、光量子通信和成像领域中都有广泛应用。提出了一种基于伴随优化的片上贝塞尔-高斯光束发射器逆向设计方法，并对二阶贝塞尔-高斯光束发射器进行了分析验证，其接近于86%的相关度证明该光束发射器的优越性能。此外，该器件可容忍一定范围内的刻蚀误差和工作波长扰动，具备良好的稳定性，为光通信、光计算等领域提供了一种可行的器件选择方案。

关键词：逆向设计贝塞尔光束涡旋光集成光路

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拓扑半金属ZrSiSe器件中面内霍尔效应的观测

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物理学报 2019年第22期68卷 236-243,F0004页

作者：韦博元步海军张帅宋凤麒南京大学物理学院固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心

拓扑半金属中的手性反常通常是用负磁阻来检测.然而,手性反常导致的负磁阻对磁场和电流的夹角比较敏感,这给测量带来了挑战.最近,作为一种新兴实验手段,面内霍尔效应被越来越多地应用于拓扑半金属中手性反常的探测.本文通过将拓扑Nodal-... 详细信息

拓扑半金属中的手性反常通常是用负磁阻来检测.然而,手性反常导致的负磁阻对磁场和电流的夹角比较敏感,这给测量带来了挑战.最近,作为一种新兴实验手段,面内霍尔效应被越来越多地应用于拓扑半金属中手性反常的探测.本文通过将拓扑Nodal-line半金属ZrSiSe块体机械剥离制备成的介观器件,对其面内霍尔效应进行了测量并探究其起源.尽管测量数据与拓扑半金属中手性反常导致的面内霍尔效应理论公式拟合得很好,但各向异性磁电阻的分析结果表明,负磁阻并不存在.更进一步地,根据最近报道提出手性反常存在的判据,在一个手性反常主导的系统中,以磁场和电流夹角为参数的Rxx-Ryx关系曲线呈现为随磁场变化的一系列同心圆,而在本文ZrSiSe器件的输运实验中,表现为非同心圆的形式.结合分析,本文排除了手性反常的存在,并推断各向异性磁电阻才是其面内霍尔效应的起因.

关键词：拓扑半金属面内霍尔效应手性反常

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镍铁水滑石电催化氧析出研究进展

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化学进展 2020年第9期32卷 1386-1401页

作者：杜宇刘德培闫世成于涛邹志刚东南大学成贤学院南京210088 南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 南京大学物理学院南京210093

氧析出反应(Oxygen evolution reaction,OER)是电解水制氢、二氧化碳还原、二次金属-空气电池等能源储存和转化技术中的关键半反应。镍铁水滑石类材料(NiFe layered double hydroxide,NiFe-LDH)具有独特的层状结构、优异的催化性能和成... 详细信息

氧析出反应(Oxygen evolution reaction,OER)是电解水制氢、二氧化碳还原、二次金属-空气电池等能源储存和转化技术中的关键半反应。镍铁水滑石类材料(NiFe layered double hydroxide,NiFe-LDH)具有独特的层状结构、优异的催化性能和成本低廉等优点,是一类极具潜力的OER催化材料。但电导率低、活性位点暴露不充分等缺点也限制了其催化性能的进一步提高。本文综述了包括引入缺陷、片层剥离、元素掺杂、表面修饰和原位生长等针对NiFe-LDH的改性方法,这些方法能有效提升反应活性位点数量、增强导电性并促进反应动力学过程。最后,讨论了对NiFe-LDH改性中存在的问题以及对后续研究的展望。

关键词：镍铁水滑石改性方法氧析出反应电催化

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人工晶体的微结构调控热输运研究

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人工晶体学报 2020年第9期49卷 1569-1582页

作者：耿志明狄琛方轲詹若男袁紫媛颜学俊芦红卢明辉陈延峰南京大学固体微结构物理国家重点实验室&现代工程与应用科学学院材料科学与工程系人工微结构科学与技术协同创新中心

随着电子工业与能源科学的快速发展,热管理成为微电子、热逻辑器件和热电技术等多个领域关注的重要课题。以半导体产业为例,传统芯片散热技术难以满足功率密度日益增大的芯片散热需求,已经成为限制芯片集成度进一步提高的瓶颈。因此,热... 详细信息

随着电子工业与能源科学的快速发展,热管理成为微电子、热逻辑器件和热电技术等多个领域关注的重要课题。以半导体产业为例,传统芯片散热技术难以满足功率密度日益增大的芯片散热需求,已经成为限制芯片集成度进一步提高的瓶颈。因此,热输运的研究重点从宏观尺度延伸至微观尺度,并要求人们对热输运机制有更深入理解。本文从热声子的扩散输运、弹道输运等微观机制出发,探讨了材料微结构与热输运之间的关系。实验和理论表明,晶体中各种微结构对热输运过程有着重要的调控作用。本文重点讨论了薄膜体系中的点缺陷与量子点、超晶格、异质结构界面等对热输运的调控作用,并对其中的热输运机制进行了简要分析。尽管各种复杂的器件结构对高效的热管理构成了挑战,但人工微结构也为热输运调控提供了新的机遇。

关键词：人工晶体微结构热输运机制热输运调控

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