检索结果-南通市图书馆

作者：管雯湖南大学

学位级别：硕士

石墨烯具有高强度和高载流子迁移率等优异性能,以及克莱因隧穿效应和反常量子霍尔效应等物理特性,是材料、凝聚态物理等研究领域的热门体系。近期研究发现,基于石墨烯构建的纳米结构展现出了许多新奇量子特性,如石墨烯纳米褶皱中的赝朗... 详细信息

石墨烯具有高强度和高载流子迁移率等优异性能,以及克莱因隧穿效应和反常量子霍尔效应等物理特性,是材料、凝聚态物理等研究领域的热门体系。近期研究发现,基于石墨烯构建的纳米结构展现出了许多新奇量子特性,如石墨烯纳米褶皱中的赝朗道能级态和宽带隙态,石墨烯量子点中的准束缚态等。在石墨烯纳米褶皱结构中,褶皱的引入会使石墨烯产生晶格形变,出现赝朗道量子化现象;而当褶皱曲率较大时会形成宽带隙态,此时褶皱表现为类纳米带结构。在之前的研究中,石墨烯褶皱的赝朗道能级态和宽带隙态均分别在不同样品中被观测到,我们难以区分二者的褶皱结构差异及实现两种态的转变。在石墨烯纳米量子点结构中,构建p-n结可以使电子受限形成准束缚态,准束缚态会受量子点尺寸与间距的影响。然而已报道的制备方式难以控制石墨烯量子点的尺寸和间距。基于以上两种石墨烯纳米结构的研究瓶颈,本文将可控制备这两种石墨烯结构,并发挥扫描隧道显微镜技术（STM）和扫描隧道谱技术（STS）原子级分辨及纳米尺度电学性质探测的优势,系统探测并调控其结构及性质。主要研究内容与结果如下:（1）本文在同一石墨烯纳米片中系统研究了纳米褶皱的赝朗道能级态与宽带隙态,并利用STM针尖调控技术,实现了赝朗道能级态向宽带隙态的转变。研究发现,三层石墨烯纳米褶皱中存在由晶格形变导致的赝磁场,从而探测到了赝朗道能级态,其赝磁场大小随应变的增大而增大。通过STM近距离扫描法,针尖与样品之间的相互作用力使石墨烯褶皱区域转变为平整区域,并伴随着赝朗道能级态的消失。进一步通过STM针尖脉冲法,该平整石墨烯区域再次转变为褶皱结构,新产生的褶皱底部区域与衬底间的距离明显缩短,产生了较强的耦合,从而形成了宽带隙态,且底部区域与衬底间的距离会显著影响其带隙大小。（2）本文发展了一套尺寸与间距可控的石墨烯量子点制备方法,并通过STM表征了其准束缚态,研究了准束缚态能量间距与尺寸的关系。本文选择块体Mo S作为衬底,经过氩离子溅射处理后其表面会产生凹坑,之后将石墨烯纳米片覆盖在该衬底上形成石墨烯/Mo S异质结。石墨烯与Mo S间的距离会显著影响其电子掺杂,因此Mo S凹坑上方与周围平整Mo S上方的石墨烯区域掺杂不同,从而形成石墨烯量子点。实验表明,通过调控溅射电压、时间和气压等参数,成功制备了半径为几纳米至十几纳米、间距均匀的石墨烯量子点。通过STM表征及空间成像,本文直观地证明了该石墨烯量子点中准束缚态的存在,并发现在不同尺寸的石墨烯量子点中,其准束缚态能量间距与半径的倒数成线性正比关系。

关键词：石墨烯褶皱量子点扫描隧道显微镜赝磁场带隙准束缚态

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二维声子晶体中的拓扑性质研究

二维声子晶体中的拓扑性质研究

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作者：温辛花武汉大学

学位级别：硕士

自***在1993年提出声子晶体的概念后,声子晶体就受到了广泛的关注和研究。声子晶体具有可设计、可调节性,且其能带色散关系可灵活调控从而实现多样化的功能设计,因此,声子晶体在声波与弹性波的调控和声学器件方面得到了快速发展和广泛应... 详细信息

自***在1993年提出声子晶体的概念后,声子晶体就受到了广泛的关注和研究。声子晶体具有可设计、可调节性,且其能带色散关系可灵活调控从而实现多样化的功能设计,因此,声子晶体在声波与弹性波的调控和声学器件方面得到了快速发展和广泛应用,如利用声子晶体实现自准直、负折射、聚焦、整流等效应。近几十年来,电子体系拓扑绝缘体和相关拓扑性质的研究成为了凝聚态物理领域的研究热点。2016年,Thouless,Haldane和Kosterlitz三位科学家因其在物质拓扑相和拓扑相变研究方向上的突出贡献共同斩获了 2016年的诺贝尔物理学奖,这也极大地鼓舞了该方向科研人员的研究热情。拓扑绝缘体独特的电输运性质,使其在自旋电子学、热电和量子计算领域具有众多潜在的应用价值。由于周期结构中能带理论的共性,拓扑学的概念成功推广到了波色系统中,包括光子晶体和声子晶体。这不仅为光学和声学研究领域提供了丰富的新物理内容,也为实现经典波的新颖调控开拓了更广泛的方向。声学体系中的拓扑现象,因其奇特的物理性质和诱人的应用前景,吸引了一批科研人员的研究,并且近年来取得了重要的研究成果,如成功实现了声学类量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、谷霍尔效应等。在声学拓扑相的理论和实验研究中,具有宏观调控特性的声子晶体为其提供了优秀的研究平台。声子晶体中的受拓扑保护的边缘态传输具有背向散射抑制特性,并且对缺陷和无序有着很强的鲁棒性,使得其在声通信、噪声控制以及声、电集成中有着巨大的应用前景。在本论文中,我们对二维声子晶体中拓扑相关的性质做了一些研究,包括声子晶体中拓扑现象的母体——狄拉克简并、声学拓扑相变和声子晶体中的赝磁场等。具体内容有以下两点:1.声子晶体中的偶发狄拉克简并和拓扑相变我们研究了声子晶体布里渊区角点和中心偶发产生的狄拉克简并,以及破缺狄拉克简并所导致的声学拓扑相变。利用声子晶体散射体的旋转自由度,我们在具有C3对称性的声子晶体布里渊区角点实现了狄拉克简并。在狄拉克简并点附近打开能隙后,声子晶体的能带发生反转实现了声学谷霍尔相变。我们还在两个不同拓扑相的声子晶体的界面上观测到了无能隙的拓扑边缘态,且实现了拓扑边缘态在Z型波导中的高透射传输。我们还将此方法推广应用到具有C6对称性的声子晶体中,在声子晶体布里渊区中心产生了四重狄拉克简并。四重狄拉克简并的破缺导致了声学类量子自旋霍尔相变的发生。2.声子晶体中赝磁场和朗道能级的实验观测通过改变二维声子晶体中椭圆柱散射体的长宽比,我们设计了一个梯度二维声子晶体,并且在此梯度声子晶体中构建了一个空间线性相关的矢势场。利用该矢势场,我们在声子晶体中构建了一个均匀的赝磁场,实现了声学类量子霍尔效应。在赝磁场的作用下,声子晶体投影带结构中时间反演对称的K点和K’点附近均形成了分立的相对论朗道能级。在实验上,我们在声子晶体的总能量谱上观测到了朗道能级所对应的峰,且实验测量结果和模拟计算结果、理论计算结果具有一致性。另外,我们在实验上观测到n = 0朗道平台上的态具有子晶格极化的特性,态的本征场完全局域在q子晶格上。在分立朗道能级之间的态对应于局域在声子晶体物理边界上的边缘态。利用放置在声子晶体边界左侧的声源,我们在实验上观测到了对应频率的边缘态。

关键词：声子晶体狄拉克简并声学拓扑相变赝磁场朗道能级声学类量子霍尔效应子晶格极化边缘态

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石墨烯中非均匀单轴应力产生的赝朗道能级的解析计算

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大学物理 2022年第11期41卷 1-3页

作者：孙俊松马女森郭怀明北京航空航天大学物理学院北京100089

石墨烯是凝聚态物理学中的前沿研究内容.本文介绍了石墨烯在非均匀单轴应力产生的赝磁场下的赝朗道能级的解析求解.我们详细展示了应力下低能有效哈密顿量的导出,相关微分方程的求解.该赝朗道能级的求解,综合运用大学生所学的数理和物... 详细信息

石墨烯是凝聚态物理学中的前沿研究内容.本文介绍了石墨烯在非均匀单轴应力产生的赝磁场下的赝朗道能级的解析求解.我们详细展示了应力下低能有效哈密顿量的导出,相关微分方程的求解.该赝朗道能级的求解,综合运用大学生所学的数理和物理基本知识,对相关理论课程很有参考价值.

关键词：石墨烯非均匀单轴应力赝磁场赝朗道能级

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碳纳米结构独特的力磁耦合效应

碳纳米结构独特的力磁耦合效应

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2018年全国固体力学学术会议

作者：张助华胡知力郭万林南京航空航天大学纳米科学研究所

本报告介绍我们关于碳、硼氮等纳米结构力-电-磁耦合效应的研究进展。首先我们发展了预测碳纳米管力-电-磁耦合的紧束缚理论。通过该理论计算,发现在拉伸、扭转应变和磁场的耦合作用下,应力可使碳纳米管发生顺磁性-反磁性的转变[APL, 90... 详细信息

本报告介绍我们关于碳、硼氮等纳米结构力-电-磁耦合效应的研究进展。首先我们发展了预测碳纳米管力-电-磁耦合的紧束缚理论。通过该理论计算,发现在拉伸、扭转应变和磁场的耦合作用下,应力可使碳纳米管发生顺磁性-反磁性的转变[APL, 90, 053114 (2007)]。基于双层石墨烯纳米带吸附Si(001)表面,第一原理计算发现底层纳米带与基底成键而导致其边缘磁性消失,而第二层纳米带与底层纳米带的相互作用减弱使得其边缘磁性完好存在。通过对该系统施加偏压,发现石墨烯纳米带边缘磁化随电场强度线性地变化。该磁电效应源于一种新的机制:偏压驱动的电荷调制石墨边缘态自旋分裂导致,不同于传统的磁电机制和最近报道的基于自旋屏蔽效应导致的磁电耦合[PRL. 103, 187204 (2009)]。最后,我们还将介绍在碳纳米锥中实现超强的赝磁场。基于连续介质力学分析发现碳纳米锥在简单加载下可在石墨烯网格中产生可严格定义的应变梯度,并且施加仅2%的垂直应变可以实现高达600 T的赝磁场。该机电耦合归功于圆锥体独特的拓扑结构(submitted)。

关键词：碳纳米结构应变力电磁耦合赝磁场

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