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Gate voltage control of helicity-dependent photocurrent and polarization detection in(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)topological insulator thin films

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Photonics Research 2023年第11期11卷 1902-1911页

作者： SHENZHONG CHEN JINLING YU XIYU HONG KEJING ZHU YONGHAI CHEN SHUYING CHENG YUNFENG LAI KE HE qikun xue Institute of Micro/Nano Devices and Solar Cells School of Physics and Information EngineeringFuzhou UniversityFuzhou 350108China State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics Department of PhysicsTsinghua UniversityBeijing 100084China Key Laboratory of Semiconductor Materials Science Institute of SemiconductorsChinese Academy of SciencesBeijing 100083China College of Materials Science and Opto-Electronic Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Optical helicity provides us with an effective means to control the helicity-dependent photocurrent in the spinmomentum-locked surface states of topological insulators(TIs).Also,the TIs show potential in polarization detection as an intrinsic solid-state optical chirality detector for easier integration and ***,the complex photoresponses with the circular photogalvanic effect,the linear photogalvanic effect,and the photon drag effect in the TIs prevent them from direct chirality detection of the elliptically polarized ***,by fitting with the theoretical models to the measured photocurrents,the microscopic origin of different components of the helicity-dependent photocurrent has been *** show a comprehensive study of the helicitydependent photocurrent in(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)thin films of different thicknesses as a function of the light incident angle and the gate-tuned chemical *** observation of the light incident angle dependence of the helicitydependent photocurrent provides us with a polarization detection strategy using a TI thin film without the use of any additional optical elements,and the detection accuracy can be enhanced by gate ***,the Stokes parameters can be extracted by arithmetic operation of photocurrents measured with different incident angles and gating voltages for complete characterization of the polarization states of a light *** this means,we realize the polarization detection and the Stokes parameters analysis with a single *** work provides an alternative solution to develop miniaturized intrinsic polarization-sensitive photodetectors.

关键词： topological incident insulator

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拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

科学通报 2014年第35期59卷 3431-3441页

作者：何珂王亚愚薛其坤清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的... 详细信息

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.

关键词：量子反常霍尔效应量子霍尔效应拓扑绝缘体磁性掺杂

National Science Review——A journal on Chinese and global scientific achievement

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National Science Review 2014年第1期1卷 1-1页

作者： Chunli Bai Mu-ming Poo qikun xue Song Gao Yigong Shi Zhonghe Zhou Max Lu Lei Guo

The National Science Review(NSR)proudly announces the publication of its inaugural *** China’s irst comprehensive science review journal published in English,NSR will link China’s rapidly advancing scientiic communi... 详细信息

关键词： A journal on Chinese and global scientific achievement National Science Review

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高温超导薄膜的原子尺度制备和表征

中国科学：物理学、力学、天文学 2021年第4期51卷 2-30页

作者：宋灿立马旭村薛其坤清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084

高温超导体因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为30余年来凝聚态物理学备受关注的前沿方向之一.探索和发现新型高温超导体并以此建立非常规高温超导电性的物理机制是超导物理学家们长期追求的目标.本文从高温超导体的研究现状和瓶... 详细信息

高温超导体因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为30余年来凝聚态物理学备受关注的前沿方向之一.探索和发现新型高温超导体并以此建立非常规高温超导电性的物理机制是超导物理学家们长期追求的目标.本文从高温超导体的研究现状和瓶颈出发,介绍基于异质外延薄膜高温超导电性的原子尺度研究,阐述近年来分子束外延技术在高温超导薄膜制备和量子调控方面取得的研究进展.在外延薄膜超导特性表征方面,着重介绍基于原位扫描隧道显微镜对超导层的原子尺度研究.在新型高温超导体探索方面,主要介绍基于异质外延薄膜界面超导体系的构筑.本文侧重于展示实验设计思路、研究方法以及对高温超导电性微观机制的理解,力图以此启发相关领域的研究人员.

关键词：分子束外延扫描隧道显微镜高温超导超导层界面调控

0.1meV能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态探测中的应用

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中国基础科学 2009年第2期11卷 15-17页

作者：薛其坤清华大学物理系扫描隧道显微镜实验室

本研究利用低温扫描隧道显微镜研究了吸附在超导体表面上的磁性杂质诱导的束缚态。通过提高扫描隧道谱的能量分辨率,可以观察到对应于不同角动量散射通道的多重束缚态。该工作提供了一种探测单个自旋态以及研究磁性与超导相互竞争等的... 详细信息

本研究利用低温扫描隧道显微镜研究了吸附在超导体表面上的磁性杂质诱导的束缚态。通过提高扫描隧道谱的能量分辨率,可以观察到对应于不同角动量散射通道的多重束缚态。该工作提供了一种探测单个自旋态以及研究磁性与超导相互竞争等的灵敏实验手段。

关键词：超导自旋高能量分辨扫描隧道显微谱

纳信息功能器件系统的关键科学问题和发展趋势

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中国科学基金 2008年第3期22卷 138-144页

作者：郭万林薛其坤范守善南京航空航天大学南京210016 清华大学北京100085

本文综合评述了国内外纳电子器件和新原理的纳功能器件的最新进展,指出硅基微电子技术正在向与新的、目前尚不明确核心技术的纳信息技术共同发展的方向转型,这是我国信息技术和产业后来居上的重要机遇。基于纳尺度各种显著的物理效应和... 详细信息

本文综合评述了国内外纳电子器件和新原理的纳功能器件的最新进展,指出硅基微电子技术正在向与新的、目前尚不明确核心技术的纳信息技术共同发展的方向转型,这是我国信息技术和产业后来居上的重要机遇。基于纳尺度各种显著的物理效应和多场耦合原理,开展低维纳功能器件的新原理、新性能、新架构的深入系统的研究,具有重大科学与现实意义。这类纳信息功能器件与硅芯片技术相融合的设计、工艺和技术将是需要突破的重大问题。随着纳米科学技术研究的重点向功能化器件系统方向发展,如何加强以产业发展为背景的研究,特别是加强微纳电子、芯片设计制造业与纳米科技基础研究的结合,加强微纳硅工艺与新的纳米技术的结合,加强高水平科学研究发现与关键技术创新的结合,是我国纳米科学技术发展的重要问题。

关键词：纳功能器件纳电子电路物理原理系统集成自下而上硅技术

氧杂质致Ti-Si-N薄膜高硬度损失的机理

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材料研究学报 2008年第3期22卷 287-290页

作者：马大衍马胜利徐可为薛其坤 S.Veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 中科院物理所表面物理国家重点实验室北京100080 慕尼黑工业大学无机材料化学研究所德国慕尼黑D-85747

基于纳米复合Ti-Si-N薄膜硬度对界面相微结构及微尺度变化极为敏感的实验事实,定量表征了薄膜的硬度与氧杂质含量的关系.结果表明,与高纯度薄膜40-55 GPa高硬度比较,1%-1.5%的氧杂质含量导致薄膜的硬度下降到30 GPa左右.根据纳米晶界面... 详细信息

基于纳米复合Ti-Si-N薄膜硬度对界面相微结构及微尺度变化极为敏感的实验事实,定量表征了薄膜的硬度与氧杂质含量的关系.结果表明,与高纯度薄膜40-55 GPa高硬度比较,1%-1.5%的氧杂质含量导致薄膜的硬度下降到30 GPa左右.根据纳米晶界面原子模型和实验结果,氧杂质与纳米尺度界面交互作用所引发的微尺度缺陷是硬度下降的诱因,晶界面的氧杂质密度是薄膜高硬度损失程度的决定因素,单个纳米晶周围的氧杂质覆盖度达到10个原子以上时,薄膜的硬度只能达到30 GPa.

关键词：材料科学基础学科纳米复合薄膜硬度氧杂质

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石墨烯:一种新的量子材料

物理与工程 2011年第1期21卷 1-4页

作者：张翼薛其坤中国科学院物理研究所北京100190 清华大学物理系北京100084

石墨烯是一种仅由碳原子构成的二维材料.由于其独特的二维六角蜂窝状的晶格结构、载流子的狄拉克费米子行为及其他奇妙的物理特性,近些年来引起了人们的广泛关注.同时,它还展现出在电子、信息、能源等多个领域的巨大应用前景.曼彻斯特... 详细信息

石墨烯是一种仅由碳原子构成的二维材料.由于其独特的二维六角蜂窝状的晶格结构、载流子的狄拉克费米子行为及其他奇妙的物理特性,近些年来引起了人们的广泛关注.同时,它还展现出在电子、信息、能源等多个领域的巨大应用前景.曼彻斯特大学的安德烈.海姆(***)和康斯坦丁.诺沃肖洛夫(***)因其在石墨烯制备和研究方面的开创性工作获得了2010年的诺贝尔物理学奖.

关键词：石墨烯诺贝尔奖量子霍尔效应狄拉克费米子

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分子束外延硒化铁薄膜的超导电性

科学通报 2015年第28期60卷 2739-2749页

作者：宋灿立王立莉马旭村薛其坤清华大学物理系北京100084

铁基超导体是继铜氧化合物高温超导体之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料.在所有铁基超导体中,β-Fe Se因具有最简单的化学组分和结构而被认为是探索超导机制的理想体系.借助于半导体工业中成熟的分子束外延生长技术,研究者实现... 详细信息

铁基超导体是继铜氧化合物高温超导体之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料.在所有铁基超导体中,β-Fe Se因具有最简单的化学组分和结构而被认为是探索超导机制的理想体系.借助于半导体工业中成熟的分子束外延生长技术,研究者实现了对Fe Se超导薄膜生长、形貌和组分在原子水平上的精确控制,并在此基础上深入研究了其超导性质.最近研究者又把Fe Se薄膜的分子束外延生长拓展到Sr Ti O3(001)衬底,发现单层Fe Se/Sr Ti O3体系的超导转变温度有超过77 K的迹象.这些研究成果为解决高温超导体的配对机制以及进一步提高超导转变温度提供了全新的途径和思路,引起高温超导和材料科学等领域的广泛关注.

关键词：分子束外延扫描隧道显微镜硒化铁配对对称性高温界面超导