一、光子晶体中非奇异态密度下原子的量子相干效应（论文文献综述）
赵淦,张明远,王佳敏,张旺,苗霖[1]（2021）在《拓扑近藤绝缘体SmB6中的奇异电子性质》文中研究说明拓扑近藤绝缘体是一种本征的强关联拓扑电子体系,其体能隙来源于近藤关联效应。自2010年拓扑近藤绝缘体的理论概念被提出后,六硼化钐（SmB6）作为第一种被预测为拓扑近藤绝缘体的材料在这十多年中被多种实验手段反复研究验证,被广泛接受认为是第一种拓扑近藤绝缘体。在这篇综述中,我们回顾了关于SmB6的一些重要实验结果,比如电输运测量,角分辨光电子能谱（ARPES）,表面形貌分析（STM）等,并论述了如何通过这些关键的实验证据证实SmB6的拓扑近藤绝缘物相。同时,我们也展示了SmB6这一关联电子体系的其他奇异物性,包括中间价态在表面和体内的分离现象,以及量子振荡发现的体振荡信号等等。这些性质表明我们对SmB6这一材料的理解仍然不充分,其中还有更为丰富的物理值得挖掘。
王阳[2]（2021）在《拓扑材料的物理性质和角分辨光电子能谱研究》文中研究说明拓扑材料因其独特的电子结构、奇异的物理性质以及潜在的应用前景,自发现以来一直是凝聚态物理研究领域的前沿研究方向。近年来,寻找新的拓扑材料、发现新的拓扑相和探索新的拓扑物理性质成为拓扑材料研究的主要课题。本论文利用角分辨光电子能谱技术,结合物性测量,对LaSbTe和EuCd2As2等拓扑材料的物理性质和电子结构进行了系统研究。论文主要包括以下几个部分:1.从拓扑材料的发现开始分别对拓扑绝缘体、拓扑半金属、拓扑超导体、及磁性拓扑材料的研究历程和一些基本概念进行了简要综述,重点介绍了角分辨光电子能谱实验在拓扑材料研究中获得的重要结果。2.对角分辨光电子能谱的基本原理和实验仪器的构造进行了详细介绍。3.利用化学气相沉积技术生长了拓扑绝缘体Bi2Se3纳米片,并对其进行了物性表征。4.利用物性测量系统结合锁相放大器对Weyl半金属TaAs的热电势进行了详细的研究,首次观察到热电势各向异性的量子振荡,结果表明TaAs具有线性的能带色散关系、高度各项异性的费米面结构和拓扑非平庸的Berry phase。5.通过角分辨光电子能谱实验结合能带计算,发现LaSbTe是一个本征的nodal-line拓扑半金属。当考虑自旋轨道偶合时,能带计算结果表明布里渊区边界的nodal line对自旋轨道偶合稳定且能量值位于费米能级附近。ARPES实验直接观测到了沿X-R方向分布的nodal line,并且形成nodal line的Dirac点的能量值全部位于费米能级附近。这些结果直接表明LaSbTe是一个真正的nodal-line半金属,为研究与nodal-line半金属相关的新现象和可能的应用提供了平台。6.通过对EuCd2As2进行磁测量、电输运和热电输运测量,首次发现其磁化率在低温下存在长时间的磁弛豫现象,在5K时（001）面内的磁化率经过14小时变化量可达～10%。这种磁弛豫现象呈现出各向异性,（001）面内弛豫大于面外弛豫。这种磁弛豫效应发生在磁有序状态,温度越低弛豫效应越强。而且这种效应和外加磁场的大小有关。这些结果将激发进一步的理论和实验研究,以了解弛豫过程的起源及其对磁拓扑材料的电子结构和物理性能的影响。7.利用激光角分辨光电子能谱仪对EuCd2As2的电子结构进行了系统的测量,首次发现其电子结构在低温下超长时间的强烈弛豫现象,弛豫时间可以长达2-3天。其费米面随时间演变从起始的一个点发展成为多个大的费米面结构,能带则相应的表现出明显的位置移动和劈裂。对已经弛豫的EuCd2As2样品进行变温测量,发现其电子结构表现出强烈的温度依赖关系,其温度演变可以划分为四个温度区间。发现的电子结构弛豫现象不能用EuCd2As2的表面重构和晶体结构的变化进行解释,可能和磁结构的变化相关。
李淑荟[3]（2021）在《低维材料的分子束外延生长及性能研究》文中提出二维层状材料是近年来凝聚态物理研究的热点,不仅在各个应用领域表现出突出的性能,而且还展现出各种新奇的物理现象。具有类黑磷的折叠蜂窝状结构特征的过渡金属单硫族化合物MX（M=Sn,Ge;X=Se,S）,因为具有各向异性的结构特征表现出各向异性的电学,光学,力学和热学特征而备受关注。Sn S是一种环境友好型材料,原料来源丰富,具有良好的化学稳定性。研究二维半导体内部光生载流子的产生,分离和复合过程,对于我们理解发光器件本质物理机制,以及有目的提升器件的性能是非常有意义的。MX是一类宽带隙的层状半导体材料,关于它们超快光谱研究的报道并不多见。Co3Sn2S2是一个磁性Weyl半金属,其拓扑的能带结构是近几年来凝聚态物理领域研究的热点话题。理论预言低维Co3Sn2S2能够实现量子化的反常霍尔效应,分子束外延技术在制备低维材料方面具有突出的优势。本论文的主要工作就是使用超高真空分子束外延技术探索生长高质量的层状Sn S连续薄膜以及Co3Sn2S2薄膜。之后使用飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱研究Sn S薄膜在光激发后的载流子动力学过程,以及对Co3Sn2S2薄膜进行电学和磁学输运性能表征。论文主要是以下几个组成部分:第一部分是利用MBE方法,以单质Sn和S作为原料,在Sr Ti O3、云母等衬底上生长出高质量大面积纳米级厚度的Sn S连续薄膜,并使用各种分析手段,包括AFM,XRD,XPS,Raman,STM,对其成分、结构进行表征。我们摸索出两种制备纯净Sn S的方法,直接一步生长法和一步生长法加上后期高温退火处理。另外我们通过表面硫化处理过程,成功制备出Sn S2/Sn S垂直异质结结构,并通过“退硫化”操作实现将Sn S2/Sn S异质结重新还原为单晶Sn S,完成Sn S2/Sn S异质结可控可逆的制备。第二部分是使用飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱技术研究透明氟晶云母衬底上的Sn S薄膜的载流子动力学。通过对厚度依赖的载流子寿命的研究,我们发现激发态载流子弛豫寿命随着厚度呈指数增加关系,缺陷辅助的表面电子-空穴复合限制了光激发载流子的寿命。最终我们总结出Sn S薄膜中光激发载流子的跃迁、弛豫的总过程。第三部分内容我们对叠加在载流子弛豫时间曲线上的相干声子的振荡信号进行分析研究。在泵浦功率密度依赖的振荡振幅和周期的研究结果中,相干光学和声学声子的振荡周期几乎都不随着泵浦功率的变化而变化,且振荡振幅和泵浦功率都是正相关的线性关系。这一结果表明在Sn S体系中,脉冲激光诱导的相干光学和声学声子可能具有一样的产生机制。第四部分的主要工作是使用同一套分子束外延设备成功生长出纳米级厚度（15nm）的Co3Sn2S2多晶薄膜。电输运测量揭示了其磁性Weyl半金属的特征,包括较大的反常霍尔电导率(649Ω-1 cm-1)和反常霍尔角（11.4%）。磁阻曲线中明显的磁滞现象源于电子在磁畴间的散射效应。
苏航[4]（2021）在《硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究》文中研究说明随着光电材料研究的深入和微纳光学加工工艺的成熟,光电功能器件也在朝着集成化、小型化、多功能化和主动可调等方向发展。因此,利用石墨烯、二硫化钼、氮化硼等单层二维材料探索量子化光电效应的研究应运而生并成为热点之一。同样,金属氧化物半导体（Metal-Oxide Semiconductor,MOS）能够形成聚集在界面的超薄电荷积累层,并由于其准二维特性受到了广泛的关注,此积累层在电学控制领域发挥着重要作用。由于材料电学性质的差异,不同材料界面会形成一层极薄的电荷积累层,该电荷层在沿着界面方向具有极高的自由度,因此被称为二维电子气。这种在界面处的准二维材料因能够和电磁波发生剧烈耦合进而形成表面等离极化激元（Surface Plasmon Polaritons,SPP）而备受关注,形成的SPP将电磁场限制在极薄的空间内能够显着提升光子态密度。这一研究在纳米光学天线、光学隐身、光电通讯、医学成像、微纳激光器和量子霍尔效应等领域都具有十分广泛的应用前景。为了进一步实现对光电功能器件的主动调控,液晶层因具有电控可调光学性质被集成在不同功能的器件中。利用液晶的可调控属性实现对SPP的主动调制有助于新型主动光电器件的研发。本论文对半导体硒化锌（Zn Se）薄膜和液晶层在界面处的光电相互作用进行了深入研究,并对界面处聚集的二维电子气和界面静电改性情况进行了详细分析。系统地研究了位相光栅介导的液晶/Zn Se界面的SPP激发,并进一步分析SPP对衍射的影响。最后设计了一种能够集成液晶层的电控调谐局域等离激元共振响应的微纳平面内周期性结构,并从理论和数值角度进行分析。首先,我们深入分析了电子束蒸镀的Zn Se薄膜的表面情况,利用表面不饱和电荷实现了对5CB液晶分子的单边锚定效应和垂直取向,并通过密度泛函理论深入分析了液晶分子中的氰基在表面的吸附作用。我们还进一步利用此种简洁的垂直取向机制设计了一种基于外电场控制的相位调制器,实现了入射光线偏振方向的旋转和55.6%的透射率调制。随后,我们通过密度泛函理论详细分析了界面处Zn Se和5CB分子之间的电荷转移和电子跃迁,并发现由于两种材料电学性能的差异在界面处会形成一层电荷积累层。通过使用Thomas-Fermi屏蔽模型和泊松扩散方程得到界面处的电子密度能够达到4.86×1028 m-3,并在1 nm的深度内迅速衰减。在高电子密度的作用下界面形成了一层静电改性层,我们使用引入额外电荷的方法计算了不同电子密度下的Zn Se光学性质,结果表明在此电荷积累的位置能够表现出极强的金属性。更进一步,我们把能够产生电荷积累的材料拓展至Zn O和Zn S,并通过理论计算不同材料在改性后的光学性质差异,发现其表现金属性的范围随着晶格常数的缩短而蓝移,而且发现能够产生金属化的材料有一定的限制。利用液晶层内的光折变光栅和界面处负的介电常数实部,我们实现了界面等离激元的激发,同时深入分析了SPP对入射多光束及毗邻液晶层的作用,并以此阐释反常多级次二维光斑及光束间极高能量耦合。最后,我们设计了一种能够在入射光激励下形成局域等离激元共振的超表面结构。通过激发一组金属棒结构的等离激元并使其与另一个单金属棒的等离激元耦合,两种不同结构的纳米光学天线在入射光线的激励下激发的等离激元能够相互耦合,成功消除了单一结构的本征吸收模式,即消除了504.1THz处的吸收峰,进而体系经过局域等离激元的耦合在此处表现出高度的透明性,实现了等离激元诱导透明。入射光的偏振状态是决定此超表面结构等离激元振荡模式的关键,我们也引入了一层液晶层以改变入射光的偏振状态,以此实现低电压调控超表面的等离激元响应。最终设计出一种调制器,在932.5 nm处的调制深度超过85.9%。同时我们也进一步分析了单元结构与表面等离激元共振之间的关系。本研究将为液晶与半导体器件整合提供新的思路,并拓展了广义二维材料,同时也为研究半导体界面改性和可调谐SPP提供了实验基础,在光控主动调制器件、光逻辑门及等离激元器件研发等方面有着广泛的应用前景。
李阳[5]（2021）在《磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究》文中研究表明磁性纳米材料的磁动力学研究是磁学的一个重要方向。在基于磁矩翻转的自旋电子学器件中,磁弛豫过程决定了器件中磁矩翻转的快慢和临界驱动电流的大小。同时,自旋电子学的发展使得基于电子自旋的信息处理和存储器件成为可能,其中关键技术之一是自旋流的产生和探测。而这关键技术在材料学中涉及到自旋流和电荷流之间的相互转换。理解自旋流和电荷流之间的相互转换,对于探索基于纯自旋流的新型低功耗器件应用而言是至关重要的。本论文主要利用铁磁共振技术对磁性纳米薄膜的动力学进行了表征,包括阻尼常数的调控以及其各向异性行为的研究。同时利用分子束外延技术成功制备了拓扑材料——拓扑超导以及铁电Rashba半导体,并对其自旋输运特性做了详细表征。主要包括以下内容:1.利用铁磁共振技术表征了斜入射生长的Fe Ga薄膜的磁动力学特性。对于斜入射生长样品,其阻尼因子呈现各向异性行为,而这与考虑晶格拉伸的第一性原理计算结果相悖。通过共振线宽与外场角度的依赖关系,我们发现由薄膜缺陷引起的双磁振子散射在磁弛豫过程中同样起到重要的作用。由斜入射生长方式产生的单轴各向异性会诱导出两重双磁振子散射通道,其强度随着斜入射角度的增大而加强。同时磁晶各向异性也会影响出现简并磁振子的最大角度,造成了材料本身与晶轴相对应的四重双磁振子散射的变化。2.利用扫频转角铁磁共振对外延Fe和多晶Py薄膜进行了动力学研究。由于强各向异性场的存在,外场与磁化方向的非共线导致了磁拖曳效应的出现。而在铁磁共振测试中,这可以导致共振线宽与频率的非线性现象,从而形成内禀阻尼呈现各向异性的假象。在考虑磁拖曳效应的贡献后,共振线宽与频率的非线性行为可以完全被拟合。3.利用分子束外延技术成功制备了拓扑超导材料β-Pd Bi2以及Fe/β-Pd Bi2异质结。我们利用铁磁共振激发的自旋泵浦以及逆自旋霍尔效应表征了β-Pd Bi2室温下自旋输运参数,自旋霍尔角和自旋扩散长度分别为0.037和1.76 nm。其自旋流-电荷流转换效率比报道的常规超导体的值大一个数量级,与最好的重金属和拓扑绝缘体的值相当。此外,我们利用变温自旋泵浦测量发现,β-Pd Bi2所具备的自旋极化表面态可以和邻近铁磁层发生耦合,从而使铁磁层诱导出面内各向异性。耦合效应在低温下急剧增强,同时大大减弱β-Pd Bi2自旋流-电荷流有效转换效率。4.利用分子束外延技术成功制备了铁电Rashba半导体α-Ge Te。角分辨光电子能谱表明其同时具有体和表面Rashba态。我们发现α-Ge Te在室温下存在非互易电荷输运行为。结合能带结构测量和理论计算,非互易响应是由于巨大的体Rashba自旋劈裂引起的,而不是来源于表面Rashba态。值得注意的是,我们发现非互易响应的大小对温度表现出一种意想不到的非单调依赖关系。基于二阶自旋流-电荷流相互转换的扩展理论模型,建立起Rashba体系中非互易磁阻与电子自旋结构之间的关系。
王琴琴[6]（2021）在《光量子行走中的平衡和非平衡现象》文中指出在一个量子系统中,可以存在着两种不同的状态,即平衡态或非平衡态。由于其不可避免地会受到外界环境的影响并发生相互作用,在实际的量子信息处理过程中,几乎所有的量子系统都会在一定的程度上处于非平衡态。当量子系统足够接近平衡态时,允许目前已有的量子统计力学对其进行精确的描述。自1980年整数量子霍尔效应被发现之后,尽管人们对凝聚态物理中的量子相变以及拓扑相变的研究已经取得了极大的成功,但其大部分都局限于这种平衡或者静态系统,而对于它们的非平衡动力学性质并没有太多的关注。直到最近,得益于冷原子、束缚离子和线性光学等人工量子模拟体系的迅速发展以及理论物理学进步的推动,非平衡物理学才再次成为人们关注的焦点。对非平衡现象的更好理解可能会产生光诱导的拓扑和超导性的新方法,以及对热力学量子起源的新见解。量子行走代表了一个非常有前景的通用量子信息处理平台,可以用于对平衡态和非平衡态物理的量子模拟。通常实现量子行走的物理体系是利用光晶格中的冷原子或者光子等系统。其中光子系统的可操作自由度多,光子的偏振、路径、时间和轨道角动量等自由度都可以作为量子比特。通过操控这些量子比特的叠加状态就可以实现量子行走。这些线性光学架构具有相干性好,可室温工作、易于操控等诸多突出特点,并且可与光纤和集成波导技术兼容。因此,光量子行走在量子模拟和量子计算等实际应用中占着十分重要的地位。本文基于光量子行走平台取得的主要研究成果如下:一、利用时间复用技术构建新型光量子行走实验系统借助于光子的偏振和时间自由度作为行走者的硬币和离散位置空间,我们构建了一套光量子行走实验架构。其中,两个自由度之间的相互作用是通过一块共线切割的双折射晶体来实现的。该实验架构相对紧凑、稳定且避免了额外的损耗,因此非常有利于大尺度光量子行走的实现。利用具有高时间分辨率的上转换单光子探测器,我们最终以0.948 ± 0.007的保真度实现了基于可预报单光子的50步Hadamard量子行走。二、基于光量子行走的平衡态量子模拟1).一般来说,系统的拓扑是由其基态波函数所定义的平衡态拓扑不变量表征的。通过实空间的完整波函数重构技术和傅里叶变换,我们在实验上获得了分步量子行走中有效哈密顿量的本征矢量信息,进而直接测量了不同拓扑相下的卷绕数。之后我们引入两个不等价的时间标架完全确定了周期驱动系统的拓扑结构。2).通过将系统的纠缠熵和能带拓扑联系起来,研究基态的平衡态拓扑。主要利用局域量子态层析技术测量硬币子系统的密度矩阵,并根据其本征值谱定量分析了不同量子行走下两个自由度之间纠缠的趋平衡过程。我们发现在平庸和非平庸相下,平衡后的纠缠熵对控制参数的鲁棒性是不同的,并以此进一步实现了拓扑相及其相变的探测。三、基于光量子行走的非平衡态量子模拟1).由于实际的量子系统都会在一定的程度上与环境发生耦合,因此对非平衡态的研究是实际量子信息处理过程中的关键问题。通过波函数重构技术,我们测量了动力学拓扑序参数。之后根据其动力学行为定性地分类量子行走中的淬火过程。通过映射到一个等效的量子多体系统,我们发现动力学拓扑序参数的非解析性和动力学量子相变的发生存在内在的联系。2).在平衡系统中,由基态流形定义的拓扑不变量无法直接应用于远离平衡态的拓扑系统。我们在实验上通过对动量-时间流形进行重构,直接测量了不同的动力学淬火过程中衍生的动力学陈数。此外,我们的结果还进一步证明了动力学陈数与淬火前后的平衡态拓扑不变量的关系。尽管动力学陈数和动力学拓扑序参数都可以用来分类动力学淬火过程,我们的结果指明了这两种分类方法是完全不同的。3).非平衡物理中的一个重要问题是理解远离平衡的孤立量子系统的趋平衡过程及其平衡态的统计系综描述。在可积的量子行走系统中,我们观察到其硬币子系统的弛豫总是与对角系综的预测一致。之后,利用量子态工程技术和本征矢量重构技术验证了量子行走系统可以满足广义本征态热化假说。通过联合对角系综和广义本征态热化假说可以用来进一步理解广义热化现象,即弛豫后的局域可观测量可以通过广义Gibbs系综来描述。
李建[7]（2021）在《铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究》文中研究指明对电子-电子关联效应的理解是现代凝聚态物理的核心问题和主要任务。伴随电子关联而来的多种自由度间错综复杂的耦合可导致丰富的竞争或合作的有序态,形成复杂多变的相图。本论文以系列铁基超导体作为研究对象,利用脉冲核磁共振（NMR）技术来揭示和研究关联金属体系中出现的新奇物态,并分析了其可能对应的物理模型。首先作为结构最简单的铁基超导体,铁硒（FeSe）展现出了另类的相图演化,其中反常的电子向列序引发大量的研究且至今仍存在不少疑问。为此,我们对FeSe单晶开展了细致的NMR研究。我们合成了高丰度（98%）同位素57Fe的FeSe单晶样品,并首次同时测量了 57Fe与77Se的NMR谱图及自旋-晶格弛豫率。我们发现77Se与57Fe的奈特位移具有明显不同的温度依赖,在向列相中二者的奈特位移及自旋-晶格弛豫率的各向异性随温度的演化也不同。分析可知57Fe原子核可以直接反映Fe位的局域轨道构型,而77Se更多的受到3dxz,3dyz轨道态的影响。我们的实验揭示了 1.除了3ddxz,3dyz轨道的退简并,3dxy轨道在向列序中也发生了重构;2.FeSe具有洪特耦合诱导的轨道选择的电子关联,3dxy轨道的电子态在向列相中随着降温发生非相干到相干的渡越;3.非平庸的自旋-轨道耦合（SOC）效应导致FeSe的向列相中存在不小的局域自旋磁化率各向异性。这些结果表明FeSe中的电子向列相是一个自旋轨道纠缠的电子态,其中不同轨道的电子表现出不同的关联性并随着体系温度变化而出现相干-非相干之间的渡越。FeSe单晶在静水压下演化出了丰富难懂的相图且其超导转变相对于常压可被提高～4倍。另外,其中多种电子型有序间的竞争或合作效应一直是理论与实验关注的焦点,且不同实验手段的测量结果仍存在一些分歧。为此,我们对高丰度57Fe的FeSe单晶样品进行了低压范围内（pmax～2.1 GPa）细致的变压NMR研究。通过比对77Se与57Fe的NMR谱线随静水压的演化我们揭示了长期被遗落的低压下的磁有序预相变过程,而其超导转变与低温低能自旋涨落随静水压的演化表明超导配对机制也发生了相应的变化。另外,基于NMR实验证据,FeSe的电子态随静水压变化也会发生非平庸与磁有序相关的渡越,其中高压下的电子向列序就与FeAs类的具有显着自旋涨落及低温磁有序的向列序相类似。这些结果有助于进一步理解铁基超导体丰富电子性质的起源,并提供了建立统一的物理图像的视角。FeSe及其衍生类材料体系的超导转变具有高度可调性,而常压下FeSe单晶的超导态本身也具有许多非常规的奇异特性。之前的NMR研究由于射频加热效应未能对FeSe单晶的超导态进行完备的表征。为此,我们首次合成了高丰度（50%）同位素77Se的FeSe单晶样品并采用极低功率的射频脉冲对其超导态进行了系统的规避了射频加热效应的NMR测量。我们在所有外场取向下都观测到了与电子自旋磁化率相关的Knight位移的下降,这排除了手征p-波超导配对的可能性。此外,我们在FeSe超导态的磁通晶格中发现了大量的剩余态密度及极度的NMR谱线展宽,这些结果表明FeSe超导态的磁通晶格中出现了十分反常的束缚态。这些实验现象可能与FeSe超导配对处于Bardeen-Cooper-Schrieffer超流机制与Bose-Einstein凝聚（BCS-BEC）渡越区的特征相关,但仍需进一步的理论与实验研究。这些改进的NMR结果为相关理论模型提供了重要的限定及参考。铁基超导体的准二维特征使其十分易于解离、撕薄、插层和形成复杂的共生结构。我们利用NMR的位置选择性对复杂异质结构铁基超导体Ba2Ti2Fe2As4O不同层的物理性质进行了细致的研究。经过系统的角度依赖的NMR谱的测量,我们将之前一直未能确定的发生于～125 K之下的电子相变确认为[Ti2As2O]层中的二维特征的轨道玻璃态。另外,借助NMR的超高分辨率我们首次在该体系中揭示了更低温度下的轨道有序转变及其伴随的结构畸变。类似于电子向列相,其在低温下也出现了相互正交的有序畴区。我们在[Fe2As2]层中还观测到了磁有序与超导的共存。总之,该体系中出现的丰富的电子态使其可作为探索轨道调控及异质结构铁基超导体层间耦合作用物理性质的平台。更多的微观机理仍需大量的理论与实验上的努力。我们也初步的研究了重空穴掺杂的铁基超导体CsFe2As2中Fe位的NMR信号。相关实验证据表明该体系中存在明显的轨道选择的电子关联性以及可能的电子向列序或短程磁有序。另外,我们对系列低超导转变温度的FeSe单晶样品进行了系统的NMR表征。我们发现FeSe单晶的超导态正相关于低温下浮现的强的低能自旋涨落,而其与电子向列序似乎关系不大。这些研究对于厘清FeSe中电子态的本征行为以及主导各电子型有序的关键物理机制具有重要的指导意义。
胡晗[8]（2021）在《第二类狄拉克半金属NiTe2的超快载流子动力学和声子动力学研究》文中研究指明近年来拓扑半金属在凝聚态物理领域引起了研究者的极大兴趣。一系列的拓扑半金属得到了理论预测和实验验证,如狄拉克半金属、外尔半金属和节线半金属。它们在费米面附近都具有典型锥形色散的能带,如Cd3As2、Na3Bi、Ta As,属于所谓的第一类拓扑半金属。此外,还存在另一种类型的量子材料,被称为第二类拓扑半金属。第二类拓扑半金属的典型特征是材料内的洛伦兹不变性被破坏,导致锥形色散发生强烈倾斜。第二类拓扑半金属能带拓扑产生的新费米子和玻色子激发可以导致各种有趣的物理性质,如方向相关的手性异常、异常的超导性、奇异的量子振荡和巨大的非线性光学响应等。本文首先设计并搭建了时间分辨的超快光学泵浦-探测实验平台,提出了一种新型的光学延迟结构设计;其次制备了高质量的NiTe2单晶并用超快技术首次对第二类狄拉克半金属NiTe2进行了系统地研究。通过测量超快激光脉冲激发材料后的瞬态反射率随时间变化,分析得到材料的光激发后载流子和相干声子在不同温度下的超快动力学过程。该半金属材料中的相关研究有以下几个发现:（1）光激发非平衡态载流子（电子和空穴）在弛豫时存在两个过程,分别是持续时间约为100飞秒（femtosecond,fs）的电子-声子散射过程和持续时间为几个皮秒（picosecond,ps）的声子辅助电子-空穴复合过程。前一过程中,温度依赖的弛豫可以很好的利用双温度模型来进行理解和描述,进一步拟合得到了电-声耦合系数、德拜温度等该材料的相关物理参数。后一过程的弛豫时间在转变温度T*≈60K处表现出异常,通过对该材料的电子能带结构进行分析,并结合输运测量的结果,这一奇异行为极有可能跟费米面附近能带结构在转变温度T*附近发生了突变相关,即与利夫希兹相变有关。利用声子辅助的电子-空穴复合模型,得到了参与该过程的声子能量在T*前后发生突变。因为三维拓扑狄拉克半金属材料的能带结构都非常类似,所以对于费米能级在狄拉克点附近的体系,该发现具有一定的普适性。（2）由于受激拉曼辐射或位移相干激发的作用,在该材料中发现了几个相干光学声子模式,其频率分别为～4.3 THz（ω1/2π）、～4.5 THz（ω2/2π）和～2.7 THz（ω3/2π）。其中ω3模式的强度很小,但跟激发光的偏振关系密切,分析表明它来自Eg模式。相对比的是,频率相近的ω1和ω2为来自于A1g模式的声子。通过温度依赖的测量,精确得到了ω1和ω2模式的频率与弛豫时间随温度变化的关系。ω2模式随温度依赖的变化可以用经典的非简谐弛豫模型进行很好的描述。但是,ω1声子模式出现了奇异的温度重整化效应,即其温度依赖的频率和寿命没法用非简谐弛豫模型来进行描述,尤其是在T*前后出现反常。通过对比发现,该声子模式的能量与参加带间电子-空穴复合过程中的某一个声子能量几乎一致,所以该奇异现象也来源于费米面附近的电子结构突变。论文实验结果揭示了NiTe2的非平衡态载流子和声子弛豫的相关性质,这些性质与材料本身费米面附近的电子拓扑结构密切相关。该结果可以对理解第二类狄拉克半金属体系材料的载流子弛豫性质提供参考,同时对于未来基于这类材料的光电子器件研究和应用提供了微观机制方面的解释。
朱学艺[9]（2020）在《非厄米光学器件中新奇效应的研究》文中研究指明近年来,非厄米性质的研究引起了人们广泛的关注。时空对称性（Parity-Time Symmetry,PT）的研究揭示了非厄米哈密顿量的重要性,其不仅能够描述开放系统、增益损耗系统,更能够产生实数本征值,从而对应可观测的物理量。非厄米性质的研究极大拓展了人们的研究范围,提升了人们对非厄米系统的认识。电子系统的非厄米特性在真实实验系统中难以随心所欲地调控,而光学系统则由于其易调控、杂质少、易制备、易表征的优势,渐渐成为能够类比电子系统的优异实验平台。光子晶体的能带结构则能直接与电子材料的能带结构相互类比和启发。此外,光学系统的非厄米研究为人们提供了新的研究思路,拓展了人们对光学增益/损耗的认识。通过调节增益损耗的大小和空间分布,非厄米势能调制为系统提供了一个额外的自由度,能够对系统的本征值、能带结构进行调控。而非厄米自由度也能够带来新颖的光学现象和更强大的光学调控能力。非厄米研究与很多光学器件和光学体系都能够完美兼容,如光波导、光子晶体、光学谐振腔和光学超晶格等。这使得光学系统和非厄米研究能够相互促进,相得益彰。本论文主要聚焦于光学非厄米研究领域。将光学非厄米势能调制与传统光学器件相结合,探究由此引发的新现象和新效应。具体工作内容如下:1.设计了一种时空对称光栅。这种光栅由硅波导和银涂覆的二氧化硅波导交替组合而成,同时具有实部和虚部的光学调制。通过精确设计光栅的结构、尺寸等参数,我们在1550nm处成功构造出非对称的衍射级。此外,这种非对称的衍射效应是偏振依赖的,仅对TM偏振的模式产生响应。我们研究了硅波导和二氧化硅/银复合波导之间的距离对奇异点和非对称衍射之间的影响,表明了系统非对称衍射的根本原因在于损耗介质和结构设计共同作用下的结构非对称性。此外,我们还探究了不同入射角、不同增益损耗系数变化下,光栅非对称衍射的变化情况。2.设计了一种基于非厄米光学系统时空对称奇异点的光学多层膜结构。在近红外波段,通过带隙较小的III-V族半导体引入光学损耗。通过粒子群优化算法寻找损耗层的厚度和分布的最优解,使得此多层膜结构在1550nm的通讯波段展现出不对称的反射率,即多层膜的正向反射率和反向反射率具有较大差异。更重要的是,反射率较小的一侧在精确调控下,能够理论上达到反射率为0。在此结构下,通过外加光源入射到此结构中,利用半导体材料的光电效应所产生的光生载流子,能够引起半导体材料自身折射率发生变化。通过测量两侧反射率之间对比度的变化,实现外加光源探测。3.基于耦合共振光波导结构,设计了一种二维蜂窝点阵光子晶体。六角晶格和kagome晶格的复合使得光子晶体布里渊区不同高对称点处同时出现二重简并和三重简并的狄拉克点。复式晶格的特殊设计使得结构中产生破坏性干涉现象,从而导致在通讯波段中出现横跨布里渊区的平带色散。耦合共振光波导中的顺时针旋转模式和逆时针旋转模式在波导中的单向耦合能够形成人工规范场,从而实现赝自旋轨道耦合,能够使得狄拉克点简并打开并在平带和相邻能带间形成无能隙的边界态。我们基于这种拓扑边界态设计并模拟验证了形状不规则拓扑微腔、分束器这两个具有真实应用价值的器件。4.设计了一种基于光学耦合共振光波导的一维Su-Schrieffer-Heeger模型。我们利用耦合共振光波导所特有的单向耦合特性,将其与非厄米调制相结合,成功实现了左右非对称的耦合。当取开放边界和周期性边界条件时,奇异点的位置发生变化,从而产生特殊的体边对应关系。系统体态展现非厄米趋肤效应,即体态场分布局域在边界处。我们构建了紧束缚哈密顿模型并分别计算其在开放边界条件和周期边界条件下的相变点位置,并通过有限元模拟得到了光学结构的投影能带数据。
乔雷[10]（2020）在《量子网络系统中的相干输运和单光子集体性动力学研究》文中提出随着量子计算和量子信息技术的发展,越来越多的人开始关注对微观量子态的操作和调控问题。光子作为电磁场量子化的能量实体,与电磁环境没有直接的相互作用,已经成为量子信息载体的理想候选者。相比于其它有质量的微观粒子,光子在应用上具有速度快、容量大、抗干扰能力强和保密性好等优点。近些年,通过利用光子与物质之间的有效相互作用来实现对光子态的操控已经成为量子物理中的重要发展方向。研究表明,将量子发射器放入到受限空间中,光子与发射器之间的相互作用可以明显地增加,由此发展而来的腔电动力学和波导电动力学现在已经变成了量子光学中的两个重要分支。在波导电动力学中,光子可以沿着波导进行传播,根据量子力学原理,在波导中的光子会发生退相干现象。目前实验上已经实现了多种不同类型的高品质波导,例如光子晶体波导、超导传输线波导、纳米光纤、表面等离子体波导等,这为光子的长距离传输提供了良好的平台。在这些不同类型的波导系统中,耦合腔阵列波导由于其丰富的物理现象和能谱结构逐渐引起了人们的广泛关注。对耦合腔阵列系统中的光开关效应、动力学问题、束缚态问题、相干的量子输运问题等的研究不仅能够帮助人们了解和掌握这个系统中的量子性质,还能够帮助设计出在量子信息处理中所需要的量子器件和量子网络。在第一章中,我们简单介绍了光子的量子化发展过程和光子在受限波导中与量子发射器发生耦合的发展状况以及该系统的物理实现。在第二章中,我们研究了耦合腔波导与二能级量子发射器耦合的系统,分析了一维和二维耦合腔阵列中单光子态的相干输运问题。在第三章中,我们研究了一维耦合腔波导与三能级量子发射器耦合的系统,对其中的束缚态和自发辐射问题进行了计算和讨论。在第四章中,我们研究了一维耦合腔波导与量子发射器系综相耦合的系统,对其中的能级结构和单光子集体性动力学问题进行了分析和讨论。在第五章中,我们分析了一般玻色场与原子集合耦合的系统,对其中的束缚态和dark态在单光子集体性动力学中引起的囚禁效应进行了分析和讨论。在最后一章中,我们对全文的内容进行了总结,并且对接下来可能的工作做出一些展望。
二、光子晶体中非奇异态密度下原子的量子相干效应（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光子晶体中非奇异态密度下原子的量子相干效应（论文提纲范文）
（1）拓扑近藤绝缘体SmB6中的奇异电子性质（论文提纲范文）
| 目录 |
| I.引言 |
| II.Sm B6的基态理论描述 |
| III.电输运性质研究 |
| IV.ARPES谱学研究 |
| A.能带与能隙 |
| B.自旋分辨能带 |
| C.掺杂效应 |
| D.磁性掺杂的ARPES谱学研究 |
| V.Sm B6的表面重构研究 |
| VI.Sm B6的其他奇异性质 |
| A.混合价效应 |
| B.Sm B6的反常量子振荡 |
| VII.展望 |
（2）拓扑材料的物理性质和角分辨光电子能谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 物理学中拓扑的引入 |
| 1.2 从霍尔效应到量子自旋霍尔效应 |
| 1.2.1 霍尔效应 |
| 1.2.2 反常霍尔效应 |
| 1.2.3 自旋霍尔效应 |
| 1.2.4 量子霍尔效应 |
| 1.3 拓扑绝缘体 |
| 1.3.1 二维拓扑绝缘体 |
| 1.3.2 三维拓扑绝缘体 |
| 1.4 拓扑晶体绝缘体 |
| 1.5 拓扑半金属 |
| 1.5.1 拓扑Dirac半金属 |
| 1.5.2 拓扑Weyl半金属 |
| 1.5.3 拓扑nodal line半金属 |
| 1.5.4 拓扑nodal surface半金属 |
| 1.6 拓扑超导体 |
| 1.7 磁性拓扑材料 |
| 1.7.1 磁性拓扑绝缘体 |
| 1.7.2 磁性拓扑半金属 |
| 1.8 本章小结 |
| 第2章 角分辨光电子能谱 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 角分辨光电子能谱基本原理 |
| 2.2.1 光电效应 |
| 2.2.2 光电发射的量子力学描述 |
| 2.2.3 光电发射的动量和能量 |
| 2.2.4 光电子谱函数的数据分析 |
| 2.3 角分辨光电子能谱技术 |
| 2.3.1 光源系统 |
| 2.3.2 能量分析器 |
| 2.3.3 超高真空系统 |
| 2.3.4 低温样品台系统和传样系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 拓扑绝缘体Bi_2Se_3系列纳米片生长 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 气相沉积法生长Bi_2Se_3纳米片 |
| 3.2.1 气相沉积法 |
| 3.2.2 气相沉积法生长Bi_2Se_3纳米片 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 拓扑Weyl半金属TaAs的热电输运性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 TaAs的晶体结构和电子结构 |
| 4.3 TaAs中手性反常诱发的负磁阻信号 |
| 4.4 TaAs热电势的研究 |
| 4.4.1 高质量TaAs单晶样品 |
| 4.4.2 热电势实验装置和测试设备及方法 |
| 4.4.3 TaAs热电势研究结果 |
| 4.4.4 TaAs热电势总结 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 拓扑nodal-line半金属LaSbTe电子结构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 LaSbTe高质量单晶样品的生长和物性表征 |
| 5.3 LaSbTe电子结构的DFT计算 |
| 5.3.1 四方晶格LaSbTe的对称性与能带简并点 |
| 5.3.2 t-LaSbTe三维布里渊区中的体态能带结构和能带节点曲线的DFT计算 |
| 5.3.3 t-LaSbTe体态费米面结构的DFT计算 |
| 5.3.4 t-LaSbTe表面7个元胞层的slab计算 |
| 5.4 LaSbTe角分辨光电子能谱研究 |
| 5.4.1 不同k_z面上的费米面结构及电子能带结构的测量 |
| 5.4.2 Diamond状能带节点曲线研究 |
| 5.4.3 X-R路径的Dirac能带节点曲线研究 |
| 5.4.4 四方晶格LaSbTe角分辨光电子能谱研究总结 |
| 5.4.5 LaSbTe的光电子能谱实验方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 磁性拓扑材料EuCd_2As_2的物性测量 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 EuCd_2As_2的晶体结构和磁结构 |
| 6.4 EuCd_2As_2的磁化率和电阻率测量 |
| 6.5 EuCd_2As_2的比热和热电输运测量 |
| 6.6 EuCd_2As_2的弛豫实验测量 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 EuCd_2As_2电子结构超长时间弛豫现象的发现 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.3 EuCd_2As_2电子结构在低温下的弛豫现象 |
| 7.4 EuCd_2As_2电子结构在高温下的弛豫现象 |
| 7.5 EuCd_2As_2电子结构随温度的变化 |
| 7.6 讨论 |
| 7.7 本章小结 |
| 第8章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（3）低维材料的分子束外延生长及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 层状材料 |
| 1.1.1 层状材料 |
| 1.1.2 过渡金属硫族化合物 |
| 1.1.3 IV主族单硫金属族化合物(MX,M=Sn,Ge;X=S,Se) |
| 1.2 二维层状半导体材料的超快光谱研究 |
| 1.2.1 光与半导体的相互作用 |
| 1.2.2 二维层状半导体材料的超快光谱研究和进展 |
| 1.3 相干声子 |
| 1.3.1 相干声子及其应用 |
| 1.3.2 相干光学声子产生机理 |
| 1.3.3 相干声学声子产生机制 |
| 第2章 实验技术和原理 |
| 2.1 实验仪器简介 |
| 2.2 分子束外延技术 |
| 2.2.1 超高真空技术 |
| 2.2.2 生长技术 |
| 2.2.3 外延生长原理和方法 |
| 2.3 原子力显微镜 |
| 2.4 超快载流子动力学的实验研究方法 |
| 2.4.1 飞秒时间分辨瞬态吸收光谱测试系统 |
| 2.4.2 飞秒时间分辨瞬态吸收光谱的原理 |
| 2.4.3 透射式瞬态吸收光谱 |
| 2.4.4 瞬态吸收光谱的信号类型 |
| 第3章 SnS薄膜的外延生长及基本特性 |
| 3.1 SnS的研究背景 |
| 3.1.1 SnS主要特征 |
| 3.1.2 SnS的制备回顾 |
| 3.2 SnS薄膜的生长 |
| 3.2.1 衬底的处理 |
| 3.2.2 SnS薄膜的分子束外延生长 |
| 3.2.3 SnS在 STO(100)衬底上的生长 |
| 3.2.4 SnS在 Nb-STO(100)衬底上的生长 |
| 3.2.5 SnS在云母衬底上的生长 |
| 3.3 Nb-STO(100)衬底上SnS_2/SnS垂直异质结 |
| 3.3.1 SnS表面硫化和脱硫 |
| 3.3.2 SnS及 SnS_2/SnS异质结的STM形貌特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 SnS薄膜中的光激发载流子动力学 |
| 4.1 SnS超快载流子动力学研究现状 |
| 4.2 SnS薄膜光生载流子动力学 |
| 4.2.1 稳态吸收光谱和PL谱 |
| 4.2.2 瞬态吸收光谱 |
| 4.2.3 厚度依赖的载流子动力学过程 |
| 4.2.4 表面复合限制光激发载流子的寿命 |
| 4.3 载流子的激发、跃迁、弛豫过程总结 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 SnS薄膜中脉冲激光诱导的相干声子 |
| 5.1 飞秒脉冲激光诱导相干光学声子 |
| 5.2 飞秒脉冲激光诱导共振相干声学声子 |
| 5.3 泵浦功率依赖的振荡振幅和周期 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 磁性Weyl半金属Co_3Sn_2S_2薄膜的外延生长和输运性质 |
| 6.1 磁性Weyl半金属Co_3Sn_2S_2的研究背景 |
| 6.1.1 磁性Weyl半金属 |
| 6.1.2 反常霍尔效应和量子反常霍尔效应 |
| 6.1.3 Co_3Sn_2S_2 的研究进展 |
| 6.1.4 研究目的和内容 |
| 6.2 Co_3Sn_2S_2 薄膜的MBE生长 |
| 6.2.1 SrTiO_3(111)的处理 |
| 6.2.2 Co_3Sn_2S_2薄膜在STO(111)衬底上的生长 |
| 6.3 输运性质 |
| 6.3.1 输运测试方法 |
| 6.3.2 Co_3Sn_2S_2薄膜的磁性和电子传输性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 液晶及其取向 |
| 1.3 表面等离激元及器件 |
| 1.4 对表面等离激元的调制 |
| 1.4.1 利用液晶光学各项异性调制SPP |
| 1.4.2 改变半导体电荷密度调制SPP |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 基于薄膜表面单边锚定效应的液晶分子取向 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电子束蒸镀硒化锌薄膜的制备与表征 |
| 2.2.1 电子束制备硒化锌薄膜及光学性质 |
| 2.2.2 硒化锌薄膜的界面特性表征 |
| 2.3 5CB分子在硒化锌(111)面上的单侧吸附 |
| 2.3.1 硒化锌(111)表面原子弛豫及不同位置5CB分子的稳定态 |
| 2.3.2 硒化锌(111)和5CB分子间吸附能与电荷转移 |
| 2.4 液晶层垂直取向的性质测量 |
| 2.4.1 液晶盒制备流程 |
| 2.4.2 液晶层垂直取向的光学表征 |
| 2.5 外电场控制的液晶光学调制 |
| 2.5.1 偏振调制器设计 |
| 2.5.2 液晶层表面锚定能和分子倾角测量 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 液晶/硒化锌界面电荷积累与金属化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硒化锌/5CB界面的电荷重新分布 |
| 3.2.1 电荷积累及电子轨道退化 |
| 3.2.2 类异质结结构电子态密度分析 |
| 3.3 界面电荷积累导致的光学性质改变 |
| 3.4 基于表面金属化的表面等离激元激发 |
| 3.4.1 界面等离激元激发和双向耦合 |
| 3.4.2 表面等离激元双向耦合导致的衍射增强 |
| 3.5 界面金属化材料的推广 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 硒化锌/液晶界面的等离激元激发特性及影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金属化表面激发等离激元的有限元分析 |
| 4.3 基于表面等离激元的双光束高效能量耦合及转移 |
| 4.3.1 交变电场下表面等离激元导致衍射效率增强 |
| 4.3.2 偏振方向和级次扩展方向的相关性研究 |
| 4.3.3 多频率等离激元在界面的激发 |
| 4.4 场增强效应导致的表面永久光栅 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 电场调控局域等离激元器件的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁诱导透明超表面理论分析 |
| 5.3 电控液晶层调制超表面响应 |
| 5.3.1 等离激元诱导透明超表面光学响应分析 |
| 5.3.2 液晶层调控入射光 |
| 5.4 局域表面等离激元振荡研究 |
| 5.4.1 超表面结构尺寸和吸收模式之间的联系 |
| 5.4.2 表面电荷积累和结构间能量耦合 |
| 5.4.3 超表面器件制备的可行性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁性纳米薄膜 |
| 1.2 自旋电子学研究现状 |
| 1.3 本论文课题的提出、内容及意义 |
| 第2章 磁性材料动力学的物理基础 |
| 2.1 磁性体系中的能量 |
| 2.1.1 交换作用能 |
| 2.1.2 磁各向异性能 |
| 2.1.3 退磁能 |
| 2.1.4 塞曼能 |
| 2.2 磁动力学及磁性弛豫 |
| 2.2.1 磁动力学方程 |
| 2.2.2 内禀Gilbert阻尼 |
| 2.2.3 外禀阻尼贡献 |
| 2.2.4 铁磁共振中的共振频率及线宽 |
| 2.3 自旋流的产生与探测 |
| 2.3.1 自旋霍尔效应及逆自旋霍尔效应 |
| 2.3.2 自旋泵浦效应 |
| 2.3.3 量子材料中自旋流-电荷流相互转换 |
| 第3章 实验设备与基本原理 |
| 3.1 薄膜生长及结构表征 |
| 3.1.1 分子束外延系统 |
| 3.1.2 低能电子衍射仪 |
| 3.2 磁光克尔效应 |
| 3.3 铁磁共振原理及搭建 |
| 3.3.1 基于矢量网络分析仪的铁磁共振系统非原位搭建 |
| 3.3.2 原位频率可调铁磁共振谱仪研制 |
| 3.3.3 逆自旋霍尔电压测试 |
| 3.4 角分辨光电子能谱(ARPES) |
| 第4章 斜入射生长调控FeGa非Gilbert阻尼 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 样品制备与表征 |
| 4.3 FeGa薄膜的铁磁共振结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁拖曳效应诱导的各向异性阻尼 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 样品制备与表征 |
| 5.3 不同磁各向异性样品中磁拖曳效应的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 拓扑超导体β-PdBi_2的自旋流-电荷流转换研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 Fe/β-PdBi_2异质结制备与表征 |
| 6.3 室温下Fe/β-PdBi_2铁磁共振和逆自旋霍尔测量 |
| 6.4 变温逆自旋霍尔测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 铁电Rashba半导体α-GeTe的生长以及输运研究 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 α-GeTe薄膜制备 |
| 7.3 α-GeTe输运测试结果及讨论 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）光量子行走中的平衡和非平衡现象（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 第2章 大尺度光量子行走的实验实现 |
| 2.1 经典随机行走和量子行走 |
| 2.2 基于物质比特的量子行走 |
| 2.2.1 中性原子体系 |
| 2.2.2 离子阱体系 |
| 2.2.3 超导体系 |
| 2.3 基于飞行比特的光量子行走 |
| 2.3.1 空间复用 |
| 2.3.2 时间复用 |
| 2.3.3 轨道角动量 |
| 2.4 新型大尺度光量子行走 |
| 2.4.1 实验装置和原理 |
| 2.4.2 实验结果分析 |
| 2.4.3 问题和限制 |
| 第3章 量子行走中平衡态拓扑的研究 |
| 3.1 拓扑不变量的直接测量 |
| 3.1.1 手征对称系统简介 |
| 3.1.2 分步量子行走及其拓扑性质 |
| 3.1.3 量子行走中的本征矢量重构 |
| 3.1.4 直接测量卷绕数的实验设计和结果分析 |
| 3.2 纠缠熵和平衡态拓扑 |
| 3.2.1 量子行走中纠缠的生成和刻画 |
| 3.2.2 Hadamard和动力学失序量子行走中的纠缠动力学 |
| 3.2.3 利用纠缠熵的鲁棒性识别拓扑相及其相变 |
| 第4章 量子行走中非平衡态拓扑的研究 |
| 4.1 动力学拓扑序参数的直接测量 |
| 4.1.1 动力学量子相变和动力学拓扑序参数简介 |
| 4.1.2 实验结果和分析 |
| 4.2 动力学陈数的直接测量 |
| 4.2.1 动力学拓扑不变量和平衡态拓扑不变量 |
| 4.2.2 量子行走中的平衡态拓扑和动力学拓扑 |
| 4.2.3 实验结果和分析 |
| 第5章 非平衡物理中广义热化的研究 |
| 5.1 经典和量子热化理论 |
| 5.1.1 孤立经典系统的热化 |
| 5.1.2 孤立不可积量子系统中的热化 |
| 5.1.3 孤立可积量子系统中的广义热化 |
| 5.2 分步量子行走中的平衡和广义热化 |
| 5.3 实验验证广义本征态热化假说 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 关联金属与铁基超导体 |
| 1.1 关联金属 |
| 1.1.1 从自由电子气到关联金属(“适度的自由更有趣”) |
| 1.1.2 从局域自旋链到关联金属(“让电子动,情况会很不一样”) |
| 1.1.3 局域轨道构型所扮演的作用以及自旋-轨道耦合效应 |
| 1.2 铁基超导体 |
| 1.2.1 铁基超导体的晶体结构,电子结构及相图演化 |
| 1.2.2 铁基超导体中电子系统物理性质的实验证据及指示 |
| 1.2.3 铁基超导体的超导特性 |
| 1.2.4 铁基超导体的理论模型 |
| 1.2.5 铁基超导体中悬而未决的问题及可能的研究方向 |
| 第2章 核磁偶/电四极矩共振的基本原理,实验方法及对关联金属体系的探测 |
| 2.1 核磁共振的基本原理 |
| 2.1.1 原子核的低能自由度与晶体中的核自旋系统(“来自原子核的信使”) |
| 2.1.2 原子核与电子的超精细相互作用(“核自旋与电子共舞”) |
| 2.1.3 空间结构因子与三大时间尺度(“核自旋眼中电子的远近动静”) |
| 2.2 核磁共振实验平台与脉冲核磁共振实验技术 |
| 2.2.1 低温核磁共振实验平台 |
| 2.2.2 脉冲核磁共振实验技术 |
| 2.2.3 实验装置,实验设置及测量方法 |
| 2.3 NMR/NQR对关联金属体系电子性质的探测 |
| 2.3.1 NMR/NQR对电子序的测量 |
| 2.3.2 NMR/NQR对低能涨落(电子结构不稳定性及态密度)的测量 |
| 2.3.3 NMR/NQR对非常规超导态的表征 |
| 第3章 铁基超导体FeSe中自旋-轨道交织的电子向列序 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 3.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 ~(57)Fe的奈特位移的各向异性:轨道依赖的自旋磁化率 |
| 3.3.2 超越平庸铁磁轨道序的轨道重构 |
| 3.3.3 自旋空间各向异性的证据:均匀自旋磁化率 |
| 3.3.4 自旋空间各向异性证据:动态自旋磁化率 |
| 3.3.5 相关实验结果的分析细节 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 结论及本章小结 |
| 第4章 静水压下FeSe中电子向列序的演化及磁有序预相变(短程磁有序) |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 4.2.2 高压NMR测量装置,设置及流程 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 电子向列序随静水压的演化 |
| 4.3.2 ~(57)Fe位NMR谱线的各向异性及磁有序预相变 |
| 4.3.3 超导转变随压力的演化及其与磁有序的关系 |
| 4.3.4 FeSe低温低能磁涨落的多起源特征 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 结论及本章小结 |
| 第5章 块体FeSe超导态Knight位移的下降及磁通晶格相中的反常束缚态 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 5.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 FeSe超导态Knight位移的本征下降 |
| 5.3.2 FeSe超导态磁通晶格中的反常束缚态 |
| 5.3.3 超导态复杂的RF加热效应 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 结论及本章小结 |
| 第6章 复杂异质结构铁基超导体Ba_2Ti_2Fe_2As_4O中分层的2D轨道玻璃态及自旋玻璃态 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 6.2.2 NMR测量装置,设置及基本的数据分析方法 |
| 6.3 研究背景 |
| 6.4 不同层物理性质的NMR表征-As_1,As_2的确认 |
| 6.5 [Ti_2As_2O]层中的二维轨道玻璃态 |
| 6.5.1 二维(2D)轨道玻璃态的揭示 |
| 6.5.2 二维(2D)轨道玻璃态随温度的演化 |
| 6.5.3 二维(2D)轨道玻璃态可能的涨落形式 |
| 6.6 [Fe_2As_2]层中的自旋玻璃态 |
| 6.6.1 短程或非公度磁有序转变的揭示及其与超导态的共存 |
| 6.6.2 自掺杂及晶格参数变化导致的量子临界行为 |
| 6.7 相关分析的细节及补充材料 |
| 6.7.1 NMR测量条件下的超导转变 |
| 6.7.2 高低温NMR谱线的特征及本征Knight位移的提取 |
| 6.7.3 As_1位置EFG参数随温度的演化及谱线拟合的细节 |
| 6.7.4 非公度电荷密度波/电荷序(ICDW/ICO)的排除 |
| 6.7.5 局域轨道“晃动”模型对As_1位置1/T_1的解释[548,570-571] |
| 6.8 讨论 |
| 6.9 结论及本章小结 |
| 第7章 重空穴掺杂铁基超导体CsFe_2As_2及系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.2.1 样品生长及基本物性表征 |
| 7.2.2 NMR测量装置,设置及流程 |
| 7.3 系列低Tc-FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.3.1 离子交换法合成的FeSe单晶的NMR表征 |
| 7.3.2 不同Fe,Se比例FeSe单晶的对比研究 |
| 7.4 CsFe_2As_2中轨道选择的关联及可能的向列序 |
| 7.4.1 ~(57)Fe位Knight位移各向异性:轨道选择的Mott转变及电子态渡越 |
| 7.4.2 ~(57)Fe位NMR谱线展宽的各向异性:可能的电子向列序证据或短程磁有序 |
| 7.4.3 CsFe_2As_2中低能自旋涨落的特征 |
| 7.5 结论及本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）第二类狄拉克半金属NiTe2的超快载流子动力学和声子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 拓扑和拓扑材料 |
| 1.2 选题依据 |
| 1.3 本文内容 |
| 第二章 实验原理及装置 |
| 2.1 超快光谱技术简介 |
| 2.2 光学泵浦探测系统 |
| 2.2.1 飞秒激光光源 |
| 2.2.2 泵浦光路 |
| 2.2.3 探测光路 |
| 2.2.4 光学采样系统 |
| 2.3 锁相放大技术 |
| 2.4 光学时间延迟结构的设计 |
| 2.5 材料表征方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 NiTe_2的超快载流子动力学研究 |
| 3.1 高质量NiTe_2样品的制备及表征 |
| 3.2 NiTe_2的温度依赖的ΔR/R信号测量 |
| 3.3 NiTe_2的ΔR/R曲线拟合部分 |
| 3.4 NiTe_2随温度变化的载流子动力学过程 |
| 3.4.1 晶体内的能量传递过程及双温度模型 |
| 3.4.2 电子-声子散射过程 |
| 3.4.3 声子辅助的电子-空穴重组过程 |
| 3.4.4 激光的能量密度及光的偏振对载流子弛豫过程的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 NiTe_2的相干声子动力学研究 |
| 4.1 NiTe_2的ΔR/R的振荡部分提取 |
| 4.2 NiTe_2的光学支声子 |
| 4.2.1 光脉冲激发的相干太赫兹声子的产生机制 |
| 4.2.2 NiTe_2中相干声子模式的频率 |
| 4.2.3 激光的能量密度及光的偏振对相干声子频率的影响 |
| 4.3 NiTe_2中的相干声子频率及弛豫时间与温度的关系 |
| 4.3.1 非谐波效应 |
| 4.3.2 声子弛豫的温度依赖性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 工作总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
（9）非厄米光学器件中新奇效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 非厄米与时空对称性 |
| §1.2 时空对称光子学 |
| 1.2.1 光学中的时空对称性 |
| 1.2.2 基于时空对称性的新颖光学效应和功能 |
| §1.3 拓扑光子学 |
| 1.3.1 物理学中的拓扑 |
| 1.3.2 光学中的拓扑绝缘体及创新 |
| §1.4 非厄米拓扑性质 |
| 1.4.1 非厄米拓扑 |
| 1.4.2 光学非厄米拓扑新颖效应及应用 |
| §1.5 本论文研究思路和论文结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 时空对称光栅及其非对称衍射 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 时空对称光栅 |
| 2.2.1 结构设计 |
| 2.2.2 时空对称光栅折射率调制的等比例变换 |
| 2.2.3 非对称衍射现象 |
| 2.2.4 EP点调制 |
| §2.3 耦合波方程 |
| §2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光学多层膜奇异点用于光探测增强 |
| §3.1 简介 |
| §3.2 非厄米简并点对于外界微扰的响应。 |
| 3.2.1 本征态存在自发耦合 |
| 3.2.2 本征态无自发耦合 |
| §3.3 粒子群优化算法简介 |
| §3.4 III-V族半导体多层膜结构的奇异点 |
| §3.5 半导体材料载流子注入对折射率的影响分析 |
| §3.6 III-V族半导体奇异点结构对外界光的响应 |
| §3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 耦合共振光波导中的拓扑边界态及平带色散 |
| §4.1 简介 |
| §4.2 二维蜂窝结构耦合共振光波导 |
| §4.3 理论模型 |
| 4.3.1 能带与无能隙边界态 |
| 4.3.2 非平庸Z_2拓扑不变量。 |
| §4.4 拓扑保护边界态场分布及其鲁棒性验证 |
| §4.5 基于耦合共振光波导的器件设计 |
| 4.5.1 边界调制作用 |
| 4.5.2 增益损耗调制 |
| 4.5.3 光学微腔与分束器 |
| §4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于耦合共振光波导的非厄米趋肤效应及体边不对应 |
| §5.1 简介 |
| §5.2 结构设计 |
| §5.3 理论模型 |
| §5.4 非厄米趋肤效应 |
| §5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| §6.1 结论 |
| §6.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（10）量子网络系统中的相干输运和单光子集体性动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 光的量子化简介 |
| 1.2 光子与量子发射器的耦合 |
| 1.3 波导QED的物理实现 |
| 1.3.1 量子发射器 |
| 1.3.2 光子波导结构 |
| 1.4 本文的内容和章节安排 |
| 第2章 光子在非线性量子网络系统中的相干输运 |
| 2.1 一维耦合腔波导系统中的动力学相干输运 |
| 2.1.1 波导与二能级量子发射器耦合 |
| 2.1.2 原子-光束缚态 |
| 2.1.3 光子散射动力学 |
| 2.1.4 光场的囚禁延迟 |
| 2.2 二维耦合腔量子网络中的单光子散射 |
| 2.2.1 模型和自由光子态密度 |
| 2.2.2 格林函数矩阵元和局域态密度 |
| 2.2.3 Lippmann-Schwinger方程和散射振幅 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 耦合腔波导中的能级结构和相干囚禁 |
| 3.1 耦合腔波导与三能级原子耦合 |
| 3.1.1 物理模型和哈密度量 |
| 3.1.2 格林函数矩阵元 |
| 3.2 耦合腔系统中的能级结构 |
| 3.2.1 散射本征态 |
| 3.2.2 原子-光束缚态 |
| 3.2.3 能级结构的改变 |
| 3.3 单光子动力学演化与相干囚禁 |
| 3.3.1 原子激发态几率幅 |
| 3.3.2 从完全衰减到有限囚禁 |
| 3.3.3 辐射的相干囚禁 |
| 3.3.4 辐射场的空间分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多原子耦合系统中的束缚态和单光子集体性动力学 |
| 4.1 耦合腔波导与多原子耦合 |
| 4.1.1 物理模型和哈密顿量 |
| 4.1.2 波导模的态密度 |
| 4.2 同一类原子耦合系统中的能级结构和非马尔可夫动力学 |
| 4.2.1 原子-光缀饰态 |
| 4.2.2 由Dark态和束缚态引起的囚禁效应 |
| 4.3 不同类原子耦合系统中的能级结构的改变和非马尔可夫动力学 |
| 4.3.1 束缚态和能级结构的改变 |
| 4.3.2 由同一类原子诱导的囚禁效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 原子云诱导的普遍囚禁定律 |
| 5.1 一般玻色Bath与原子云的相互作用 |
| 5.2 束缚态和Dark态引起的激发囚禁 |
| 5.3 光子晶体系统中囚禁定律的检验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 非含时格林函数的基本性质 |
| 发表的学术论文与研究成果 |
四、光子晶体中非奇异态密度下原子的量子相干效应（论文参考文献）
- [1]拓扑近藤绝缘体SmB6中的奇异电子性质[J]. 赵淦,张明远,王佳敏,张旺,苗霖. 物理学进展, 2021
- [2]拓扑材料的物理性质和角分辨光电子能谱研究[D]. 王阳. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [3]低维材料的分子束外延生长及性能研究[D]. 李淑荟. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [4]硒化锌/液晶分子锚定对表面等离激元激发调控及应用研究[D]. 苏航. 哈尔滨工业大学, 2021
- [5]磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究[D]. 李阳. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [6]光量子行走中的平衡和非平衡现象[D]. 王琴琴. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]铁基超导体中新奇电子态的核磁共振（NMR）研究[D]. 李建. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [8]第二类狄拉克半金属NiTe2的超快载流子动力学和声子动力学研究[D]. 胡晗. 电子科技大学, 2021(01)
- [9]非厄米光学器件中新奇效应的研究[D]. 朱学艺. 南京大学, 2020(04)
- [10]量子网络系统中的相干输运和单光子集体性动力学研究[D]. 乔雷. 中国工程物理研究院, 2020(01)