检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第7期73卷 1-7页

作者：顾昭龙李建新南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

朗道费米液体理论和金兹堡-朗道相变理论是传统凝聚态物理两座重要的基石,在处理BCS超导体和液氦超流体的形成机制等重要物理问题中取得了巨大成功.然而,以20世纪80年代量子霍尔效应和高温超导的发现为开端,人们逐渐认识到,对于一大类... 详细信息

朗道费米液体理论和金兹堡-朗道相变理论是传统凝聚态物理两座重要的基石,在处理BCS超导体和液氦超流体的形成机制等重要物理问题中取得了巨大成功.然而,以20世纪80年代量子霍尔效应和高温超导的发现为开端,人们逐渐认识到,对于一大类新的量子态,比如分数量子霍尔态和量子自旋液体,其性质超越了朗道费米液体理论和金兹堡-朗道相变理论.拓扑序及其所具有的长程多体量子纠缠和分数化激发成为我们理解这些奇异量子态的关键概念.在量子材料和量子模拟系统中设计并寻找具有拓扑序的物态、探测并操控其分数化激发是当代凝聚态物理重要的研究方向.近期,在里德伯原子体系、超导量子处理器和二维摩尔超晶格等具有高度可调控性的量子实验平台中,拓扑序的量子模拟和操控得到了快速发展并取得了重要成果.本文将简要论述拓扑序在传统凝聚态材料体系和量子模拟体系中最近的研究进展和挑战,并对该领域未来可能的发展方向做出展望.

关键词：拓扑序长程多体量子纠缠分数化激发

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拓扑半金属表面态的输运特性

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科学通报 2024年第1期69卷 68-79页

作者：郑悦陈伟南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

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... 详细信息

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：节线半金属外尔半金属表面态费米弧量子输运

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拓扑绝缘体中量子霍尔效应的研究进展

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物理学报 2023年第17期72卷 41-51页

作者：张帅宋凤麒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

三维拓扑绝缘体因其独特的物性备受研究人员关注,而拓扑表面态的输运是探索其新奇物性的重要手段.其中,拓扑表面态的量子霍尔效应则是拓扑绝缘体输运研究的一个重要内容.本文简要回顾了拓扑绝缘体中量子霍尔效应的实现与发展.比较了拓... 详细信息

三维拓扑绝缘体因其独特的物性备受研究人员关注,而拓扑表面态的输运是探索其新奇物性的重要手段.其中,拓扑表面态的量子霍尔效应则是拓扑绝缘体输运研究的一个重要内容.本文简要回顾了拓扑绝缘体中量子霍尔效应的实现与发展.比较了拓扑表面态量子霍尔效应与其他体系的差别,讨论了其材料体系的发展,并介绍了其中的标度律行为.之后详细回顾了实验上对拓扑表面态量子霍尔效应磁性近邻与栅压调控等方面的研究.最后,展望了拓扑绝缘体中量子霍尔态的研究前景,希望能促进拓扑绝缘体的应用.

关键词：量子霍尔效应拓扑绝缘体狄拉克费米子

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铌酸锂混合集成波导非线性太赫兹源

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光学学报 2024年第21期44卷 226-233页

作者：王能宇薛飞鸿马晓飞盛冲肖彦玲祝世宁刘辉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江苏南京210093

理论设计了光波-太赫兹波混合波导,构建了一种室温、连续、高效、集成化、低噪声、易于调制的相干太赫兹源。该混合波导由铌酸锂退火质子交换波导与金属超晶格波导混合集成,近红外通信波段的信号光和泵浦光在退火质子交换铌酸锂波导中传... 详细信息

理论设计了光波-太赫兹波混合波导,构建了一种室温、连续、高效、集成化、低噪声、易于调制的相干太赫兹源。该混合波导由铌酸锂退火质子交换波导与金属超晶格波导混合集成,近红外通信波段的信号光和泵浦光在退火质子交换铌酸锂波导中传播,通过非线性差频产生0.379 THz的太赫兹波,所产生的太赫兹波通过金属超晶格波导传输。通过优化金属超晶格太赫兹波导的结构参数,理论上实现了准相位匹配,提高了太赫兹波的群折射率,从而通过慢光效应进一步增强非线性效应,理论非线性转换效率可达3.6×10^(-7) W-1。同时,所设计的混合集成波导结构也可用于其他非线性光学器件中。

关键词：铌酸锂波导超材料差频太赫兹

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自旋简并节线半金属中表面态诱导的自旋相关散射

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物理学报 2023年第17期72卷 96-103页

作者：刘力硕陈伟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

拓扑节线半金属指的是电子的导带和价带在倒空间相交于一维的环或者线,其体能带拓扑体现在节线携带π的贝里相位.根据体边对应原理,在系统边界存在色散较弱的表面态,由节线在表面布里渊区的投影所包围,称为鼓面态.大部分节线半金属中,自... 详细信息

拓扑节线半金属指的是电子的导带和价带在倒空间相交于一维的环或者线,其体能带拓扑体现在节线携带π的贝里相位.根据体边对应原理,在系统边界存在色散较弱的表面态,由节线在表面布里渊区的投影所包围,称为鼓面态.大部分节线半金属中,自旋-轨道耦合效应较弱,因此在单粒子图像下表面态不存在自旋构型.与此同时,鼓面态特有的弱散射也使得其中的电子间相互作用效应变得显著,并诱发铁磁失稳使得自旋简并的表面态发生自旋劈裂.本文考虑自旋简并的节线半金属中铁磁表面态导致的自旋相关散射,发现自旋劈裂的两个鼓面态均会导致共振的自旋翻转反射,该物理过程体现为自旋电导谱中的双峰结构.具体地,分别用散射矩阵和格林函数理论处理了普通金属和节线半金属异质结中表面态导致的散射问题,得到一致的结论.本文的工作指出了自旋简并节线半金属表面态依旧可以导致自旋相关输运,这为其输运探测和在自旋电子中的应用提供了新的思路.

关键词：节线半金属鼓面态自旋相关输运

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基于合成维度拓扑外尔点的波长选择热辐射超构表面

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物理学报 2024年第11期73卷 1-10页

作者：赖镇鑫张也仲帆王强肖彦玲祝世宁刘辉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 东南大学物理学院南京211189

黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱,导致红外波段的大部分能量不能有效利用,降低了辐射效率.近年来,具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究,这为调控热辐射提供了一个理想... 详细信息

黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱,导致红外波段的大部分能量不能有效利用,降低了辐射效率.近年来,具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究,这为调控热辐射提供了一个理想的平台.在超构表面中,采用合成维度方法为热辐射的精细调控开辟了新路径,尤其突显了超越传统三维体系的物理特性和丰富的拓扑物理.相比于在三维系统中探索物理现象,研究一维或二维系统更为可行和高效.合成维度的方法通过引入系统的结构或物理参数,为操控光子系统中的内在自由度提供了可能性.本文研究了利用合成维度方法实现波长选择热辐射.首先在超晶格模型中构建合成拓扑外尔点,通过角分辨热辐射谱(ARTES)对合成外尔锥进行实验表征,在实现了合理的波长选择热辐射的同时能够尽可能地抑制其他波长的辐射,对于实际的红外应用,如热光伏和热管理装置,是必不可少的.

关键词：热辐射超表面超晶格合成维度

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光量子态的空域调控(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 151-170页

作者：刘志峰黄双印陈超任志成汪喜林王慧田南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院江苏南京210093 人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093

从单光子的线性空域调控出发,依次阐述单光子空域编码与转换、双光子纠缠态的制备与测量、多光子的高维空域纠缠态的制备及其在量子信息中的应用。主要围绕多自由度操控和高维量子信息转换,从制备、编码、测量和应用等方面概述空域光量... 详细信息

从单光子的线性空域调控出发,依次阐述单光子空域编码与转换、双光子纠缠态的制备与测量、多光子的高维空域纠缠态的制备及其在量子信息中的应用。主要围绕多自由度操控和高维量子信息转换,从制备、编码、测量和应用等方面概述空域光量子态的研究进展。同时探讨了一些关键问题的可能解决方案。

关键词：量子光学量子信息量子纠缠高维量子纠缠多自由度纠缠

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声学二维彭罗斯准晶中的高阶拓扑态

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科学通报 2025年第12期70卷 1762-1771页

作者：陈昊谢建斓孙晓晨何程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南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 南京大学江苏省人工功能材料重点实验室南京210093

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高... 详细信息

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高阶拓扑相则可对应低两个,甚至更低维度的拓扑边界态,例如三维系统中的一维拓扑棱态和零维拓扑角态.目前,声学中的高阶拓扑态研究多聚焦于具有平移对称性的周期结构上.本文以彭罗斯准周期结构的二维声学散射体模型为依托,研究了不同旋转中心和边界下的高阶拓扑态,实现了打破平移对称性、受五重旋转对称性保护的零维角态.基于局域态密度理论计算了相应的电荷密度,分析了多类声局域态的拓扑性质,并通过实验验证了拓扑角态的存在.本工作为复杂结构声学新功能器件的设计提供了更多的可能性.

关键词：声学超材料二维准晶拓扑声学高阶拓扑

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碳中和目标下电化学储能技术进展及展望

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动力工程学报 2024年第3期44卷 396-405页

作者：周凡宇曾晋珏王学斌南京大学现代工程与应用科学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京210033

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,... 详细信息

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,分析了它们在适配大规模储能时所面临的挑战,展望了其未来应用前景和发展趋势。最后指出,电化学储能技术应朝着“高性能、高安全性、低成本”的方向发展。

关键词：碳中和可再生能源电化学储能电容器电池氢能

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基于有机光电突触晶体管的储池计算网络

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中国科学：化学 2024年第4期54卷 645-653页

作者：杜晓松顾健晖彭立超孙金瑞姜赛李昀常州大学微电子与控制工程学院常州213164 南京微结构国家实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学电子科学与工程学院南京210093

随着人工智能技术的快速发展,兼具高能效智能感知和计算的光电神经形态受到了广泛的关注.为了增强神经形态器件对不同应用场景的普适性,构建突触塑性能够灵活可调制的神经形态器件和电路至关重要.本文设计了一种基于非对称电极结构的有... 详细信息

随着人工智能技术的快速发展,兼具高能效智能感知和计算的光电神经形态受到了广泛的关注.为了增强神经形态器件对不同应用场景的普适性,构建突触塑性能够灵活可调制的神经形态器件和电路至关重要.本文设计了一种基于非对称电极结构的有机突触晶体管,并利用液相制备的大面积有机超薄半导体作为光感知和计算材料.该光电突触晶体管表现出典型的光刺激后突触电流(excitatory postsynaptic potential,EPSC)、双脉冲易化(paired-pulse facilitation,PPF)和脉冲强度依赖塑性(spike-amplitude-dependent plasticity,SADP),可以实现高能效的图像降噪预处理.为了进一步满足储池计算对于突触塑性可调性和网络非线性的要求,我们制备有机n型晶体管,设计了一个基于p型和n型晶体管的突触模拟电路.该突触电路可实现从短程塑性(short-term synaptic plasticity,STP)到长程塑性(long-term synaptic plasticity,LTP)的高度可调性,以及可配置的双脉冲易化特性,显著增强了突触晶体管的电流非线性度.基于有机突触模拟电路,我们构建了降噪预处理融合的储池计算系统,该储池神经网络对于去噪后的MNIST手写数据集表现出85%的识别准确率.此工作表明,有机光电突触晶体管有效的降噪功能和突触模拟电路的灵活调制能力对实现多模态、多尺度、高准确率和低功耗神经网络具有重要的意义.

关键词：有机突触晶体管突触模拟电路高可调性 PPF 光电多模态储池计算

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