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范德瓦耳斯材料的原位应变工程与应用

物理学报 2024年第11期73卷 11-23页

作者：马泽成刘增霖程斌梁世军缪峰南京大学物理学院南京210093 南京理工大学物理学院南京210094

范德瓦耳斯材料凭借独特的结构和优异的性能在应变工程领域引起了广泛的关注.通过改变原子晶格和电子结构,应变可以调控范德瓦耳斯材料的物理性质,最终实现高性能的新原理电子器件.首先总结了诱导原位应变的实验方法,然后通过回顾范德... 详细信息

范德瓦耳斯材料凭借独特的结构和优异的性能在应变工程领域引起了广泛的关注.通过改变原子晶格和电子结构,应变可以调控范德瓦耳斯材料的物理性质,最终实现高性能的新原理电子器件.首先总结了诱导原位应变的实验方法,然后通过回顾范德瓦耳斯磁性、超导和拓扑材料在原位应变调控研究的最新进展,以及应变相关的器件应用开发,探讨该领域当前面临的挑战和未来的机遇.

关键词：范德瓦耳斯材料应变工程原位应变应变传感器

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低对称性能谷光子晶体中的拓扑光传输

物理学报 2024年第10期73卷 194-202页

作者：陈鸿翔刘墨点范智斌陈晓东中山大学物理学院广州510275

能谷光子晶体是研究拓扑光子学的重要平台之一,基于能谷光子晶体的新型光波导支持抗散射传输的能谷依赖边界态,提高了波导中的急弯传输效率,为光信息高效传输提供了新思路.另一方面,对称性在拓扑学和光子晶体研究中具有重要的物理意义... 详细信息

能谷光子晶体是研究拓扑光子学的重要平台之一,基于能谷光子晶体的新型光波导支持抗散射传输的能谷依赖边界态,提高了波导中的急弯传输效率,为光信息高效传输提供了新思路.另一方面,对称性在拓扑学和光子晶体研究中具有重要的物理意义和研究价值.例如,能谷光子晶体在破缺空间反演对称性的情况下表现出类量子能谷霍尔效应.目前,大多数能谷光子晶体具有C3对称性,而具有更低对称性的能谷光子晶体是否能够支持拓扑光传输仍然需要研究.本文通过调整能谷光子晶体的原胞形貌,构建了低对称性能谷光子晶体,并研究了其边界态的传输特性.研究结果表明,相对于C3对称性能谷光子晶体,低对称性能谷光子晶体的光子禁带变窄,但其边界态仍然能够实现单向激发以及抗散射传输.这一发现丰富了拓扑光子结构的多样性,为在低对称性结构中寻找拓扑保护光传输行为提供了指导.

关键词：能谷光子晶体对称性拓扑光传输

Ag_(2)Sb合金单层上多层酞菁氧钒分子的组装

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物理学报 2024年第11期73卷 80-88页

作者：李小雨彭兰沁赵涵幸运邓炎滔于迎辉湖北大学物理学院武汉430062

利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了各种覆盖度下酞菁氧钒(VOPc)分子在Ag_(2)Sb/Ag(111)上的吸附行为和组装结构.不同于Ag(111)表面,当分子覆盖度在一个单层之内,吸附的VOPc分子均组装为有序的薄膜,呈现出规则排列的空隙和正方形单胞.... 详细信息

利用低温扫描隧道显微镜(STM)研究了各种覆盖度下酞菁氧钒(VOPc)分子在Ag_(2)Sb/Ag(111)上的吸附行为和组装结构.不同于Ag(111)表面,当分子覆盖度在一个单层之内,吸附的VOPc分子均组装为有序的薄膜,呈现出规则排列的空隙和正方形单胞.通过扫描亚分子分辨的STM形貌图,揭示了正方形单胞由一个中心分子和四个对称排列的角分子组成;所有VOPc分子均采用O-up构型,并呈现出两种吸附取向,分子横轴相对于单胞侧边分别旋转约11°和21°.因分子间的偶极-偶极相互作用,进一步沉积的VOPc分子组装为具有O-down和O-up构型交替堆积的分子膜,在分子层内分子轨道沿π堆积方向发生重叠.该研究为调控金属表面功能有机分子组装膜的结构和组装行为提供了一种新途径.

关键词：酞菁氧钒扫描隧道显微镜结构方向

铜氧化层上钒氧酞菁分子的吸附构型及组装结构

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物理学报 2024年第12期73卷 118-125页

作者：彭兰沁李小雨幸运赵涵邓炎滔于迎辉湖北大学物理学院武汉430062

近年来,有机功能分子的调控因其在提高纳米光电器件内部载流子迁移率方面的突出贡献,已逐渐成为材料科学的热门领域之一.本文利用低温扫描隧道显微镜系统地研究了钒氧酞菁(VOPc)分子在干净Cu(110)和铜氧化层表面的吸附构型和组装结构.在... 详细信息

近年来,有机功能分子的调控因其在提高纳米光电器件内部载流子迁移率方面的突出贡献,已逐渐成为材料科学的热门领域之一.本文利用低温扫描隧道显微镜系统地研究了钒氧酞菁(VOPc)分子在干净Cu(110)和铜氧化层表面的吸附构型和组装结构.在Cu(110)表面,初始时VOPc分子孤立吸附且氧原子向上和向下的构型共存.而在CuO-(2×1)表面,VOPc分子在初始时形成扩展的分子链,随后组装为有序的分子膜,在分子膜中两种吸附构型仍然共存且随机排布.在Cu_(5)O_(6)-c(6×2)表面,初始时VOPc分子的两种构型共存且形成无序结构.在覆盖度接近一个单层时,结构有序的组装分子膜逐渐形成,此时主要采用氧原子向上的分子构型,因偶极相互作用,随后的分子层生长遵循两种分子构型交替堆垛.研究还发现当Cu(110)表面上两种氧化结构共存时,第2层分子更倾向于吸附在Cu_(5)O_(6)-c(6×2)表面担载的分子膜上,主要是由分子层间的偶极相互作用导致的.本研究表明金属表面的氧化层在改变分子吸附构型和组装结构方面的重要性,可能将影响电子器件制造中分子膜中的电荷输运过程.

关键词：钒氧酞菁铜氧化层扫描隧道显微镜分子组装

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运动界面的电磁波相位匹配

物理学报 2024年第13期73卷 121-125页

作者：袁金健顾民黄润生南京大学物理学院南京210093

电磁波在运动物体表面的折射反射和内部的传播研究中,运动界面的电磁场相位匹配作为一个重要问题,只有用Galileo变换的讨论,但运动边界对电磁波传播的相对论效应是不应被忽略的.本文从空间曲面方程的定义和相对性原理出发导出了运动曲... 详细信息

电磁波在运动物体表面的折射反射和内部的传播研究中,运动界面的电磁场相位匹配作为一个重要问题,只有用Galileo变换的讨论,但运动边界对电磁波传播的相对论效应是不应被忽略的.本文从空间曲面方程的定义和相对性原理出发导出了运动曲面单位法向量的变换式,基于该变换式导出了运动边界的电磁场边界条件.同时基于单位法向量的变换式导出考虑相对论效应时电磁波在运动边界的相位匹配.虽然该工作不涉及量子效应的影响,但可以为电磁波通讯和电磁遥感遥测的理论分析提供一些参考.

关键词：电磁波运动界面相位匹配相对性原理

用于制备自支撑氧化物薄膜的水溶性铝酸锶材料

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化学进展 2024年第04期36卷 463-465页

作者：王晓超刘楠司良西北大学物理学院

过渡金属氧化物由于体系中存在部分填充的局域d或者f轨道，因此具有较强的电子关联效应[1]。通过电子关联与体系晶体对称性、电子自旋、自旋轨道耦合效应等物理自由度的复杂耦合，过渡金属氧化物构建的表面、界面以及异质结体系通常可... 详细信息

过渡金属氧化物由于体系中存在部分填充的局域d或者f轨道，因此具有较强的电子关联效应[1]。通过电子关联与体系晶体对称性、电子自旋、自旋轨道耦合效应等物理自由度的复杂耦合，过渡金属氧化物构建的表面、界面以及异质结体系通常可以表现出丰富而复杂的物理态[2]，包括：界面二维电子气[3]、界面超导态[4]、多铁性[5]、以及奇异的磁结构[6]（例如斯格明子态等非线性拓扑磁结构）等。这些新奇的量子态的理论预测和实验观测为未来微尺度高性能氧化物电子器件的研发提供了一个丰富的材料体系。

关键词：制备自支撑氧化物薄膜水溶性

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钽酸钾界面超导的发现与研究进展

科学通报 2024年第14期69卷 1834-1845页

作者：杨正帅谢燕武浙江大学物理学院杭州310027

两个绝缘氧化物的界面可以导电,甚至超导,这种现象引起了研究人员的广泛关注.在过去一二十年里,最经典的体系是以LaAlO_(3)/SrTiO_(3)为代表的SrTiO_(3)界面电子气及超导(2004年发现界面电子气, 2007年发现界面超导).最近,钽酸钾(KTaO_(... 详细信息

两个绝缘氧化物的界面可以导电,甚至超导,这种现象引起了研究人员的广泛关注.在过去一二十年里,最经典的体系是以LaAlO_(3)/SrTiO_(3)为代表的SrTiO_(3)界面电子气及超导(2004年发现界面电子气, 2007年发现界面超导).最近,钽酸钾(KTaO_(3))界面超导的发现为相关研究注入了新的活力.这一新的氧化物界面超导体系比经典的SrTiO_(3)体系具有更高的超导转变温度、更强的自旋轨道耦合以及相媲美的可调控性.本文对钽酸钾界面超导的发现和研究进展进行了简要评述,概述了钽酸钾的基本性质、钽酸钾界面超导的发现历程、主要物性特征以及调控方法,探讨了钽酸钾界面电子气的形成机制与超导机理,对钽酸钾界面超导的未来发展进行了展望.希望本文能够帮助读者更好地了解氧化物界面超导领域尤其是钽酸钾界面体系的发展近况.

关键词：界面超导氧化物界面钽酸钾超导调控

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姜泰勒扭曲和轨道序诱导的二维铁磁性

物理学报 2024年第1期73卷 285-295页

作者：张俊廷吴宗铄沈小凡中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 南京大学物理学院南京210093

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,... 详细信息

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,对比研究了钙钛矿氟化物KCuF_(3)及其单层结构,揭示了钙钛矿二维化引起的晶格动力学、结构、电子及磁性质等方面的变化.结果表明,KCuF_(3)块体中出现的协作姜泰勒扭曲和面内交错轨道序可以维持到单层极限,导致单层为二维铁磁绝缘体.与块体相不同的是,在单层中姜泰勒扭曲模式作为原型相的软模出现,且单层的绝缘性不依赖于姜泰勒扭曲的出现,而是与电子关联效应的增强有关.本文为研究二维钙钛矿材料以及设计基于钙钛矿的二维铁磁体提供了指导和借鉴.

关键词：第一性原理姜泰勒扭曲轨道序二维铁磁性

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一维三格点光格子中拓扑振荡及拓扑非对称边缘态

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光子学报 2024年第6期53卷 240-250页

作者：张金江涛辛国国党煜吴高锋西北大学物理学院西安710072

为了全面认识奇数格点原胞中拓扑保护对于光束稳定传输的重要性,系统研究了一维三格点光格子模型中的光传输特性。利用能带理论和耦合模方程,对模型进行了模拟和仿真,发现两种在经典的两格点模型中不存在的具有拓扑保护的光传输行为,即... 详细信息

为了全面认识奇数格点原胞中拓扑保护对于光束稳定传输的重要性,系统研究了一维三格点光格子模型中的光传输特性。利用能带理论和耦合模方程,对模型进行了模拟和仿真,发现两种在经典的两格点模型中不存在的具有拓扑保护的光传输行为,即具有拓扑保护的类拉比振荡光传输和具有拓扑保护的非对称传输,揭示了这两类光传输现象的物理机制,深入解析了光束振荡的本质,并验证了这两类光传输行为的鲁棒性,强调了光学系统在不同条件下的稳定性和可靠性。该研究可为利用奇数格点原胞中拓扑性质操纵光传输的潜在应用提供启示,并为新型拓扑光学器件的设计提供新的思路。

关键词：拓扑光子学拓扑光传输耦合模方程光格子拓扑振荡边缘态拓扑非对称边缘态