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铝镓氮基深紫外发光二极管光提取效率研究进展

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中国激光 2024年

作者：郎婧许福军王嘉铭葛惟昆沈波人工微结构与介观物理国家重点实验室物理学院北京大学纳光电子前沿科学中心北京大学量子物质科学协同创新中心

铝镓氮基深紫外发光二极管是III族氮化物宽禁带半导体光电子领域的主要发展方向之一，在军用、民用等诸多领域具有重大需求。但目前器件性能难以满足市场大规模产业应用的需求，而光提取效率是限制其提升的关键技术瓶颈。本文介绍了深... 详细信息

铝镓氮基深紫外发光二极管是III族氮化物宽禁带半导体光电子领域的主要发展方向之一，在军用、民用等诸多领域具有重大需求。但目前器件性能难以满足市场大规模产业应用的需求，而光提取效率是限制其提升的关键技术瓶颈。本文介绍了深紫外发光二极管的发展现状，分析了造成光提取效率低下的关键科学技术问题，梳理了针对各个问题的技术创新和研究进展，展望了未来进一步提升光提取效率的技术路线发展方向。

关键词：光学器件发光二极管铝镓氮深紫外光光提取效率

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量子多体系统中的拓扑序与分数化激发

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

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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光量子态的空域调控(特邀)

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

执轨道转移力矩之笔,书写磁随机存储器新篇章

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科学通报 2024年第8期69卷 974-976页

作者：潘振存李栋廖志敏北京大学物理学院介观物理国家重点实验室和纳光电子前沿科学中心北京100871 北京大学前沿交叉学科研究院北京100871 合肥国家实验室合肥230088

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(ma... 详细信息

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)中^([3,4]).

关键词：磁随机存储器 MRAM 磁化状态数据存储能力高电阻轨道转移低电阻

飞秒激光直写玻璃基三维波导拓扑光子学结构（特邀）

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光学学报 2024年第17期 205-221页

作者：王睿琦李础李焱北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学纳光电子前沿科学中心合肥国家实验室

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称性的... 详细信息

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称性的周期性晶格以及非厄米拓扑光波导系统，介绍了相应的研究进展，总结了面临的挑战，并提出了可能的解决方案。

关键词：飞秒激光直写时间反演对称性破缺周期晶格手性对称性周期晶格非厄米拓扑

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飞秒激光直写玻璃基三维波导拓扑光子学结构

光学学报 2024年

作者：王睿琦李础李焱北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学纳光电子前沿科学中心合肥国家实验室

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。本文综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称... 详细信息

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。本文综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称性的周期性晶格以及非厄米拓扑光波导系统，介绍了相应的研究进展，总结了面临的挑战，并提出了可能的解决方案。

关键词：飞秒激光直写时间反演对称性破缺周期晶格手性对称周期晶格非厄米拓扑

“光子晶体-超表面-光子晶体”中的低损耗塔姆态

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光学学报 2024年

作者：王黠溢彭韩王强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

光学塔姆态的研究为调控光与物质相互作用以及光子晶体与介质间的界面态提供了新的思路与方法。尽管光学塔姆态在超材料和光学传感器方面已经有许多应用，然而传统的“光子晶体-金属”结构形成的塔姆态仍然存在辐射损耗过高的问题。本... 详细信息

光学塔姆态的研究为调控光与物质相互作用以及光子晶体与介质间的界面态提供了新的思路与方法。尽管光学塔姆态在超材料和光学传感器方面已经有许多应用，然而传统的“光子晶体-金属”结构形成的塔姆态仍然存在辐射损耗过高的问题。本文通过设计了“光子晶体-金属-光子晶体”模型，在FDTD仿真中计算比较两种结构的反射率，计算场强和介电系数变化规律与Q值大小，结果表明该结构有效提高了Q值降低了结构的辐射损耗。通过设计并在实验上加工制备了“光子晶体-超表面-光子晶体”的复合结构样品，在反射谱中观察到不同入射光偏振角下塔姆态的变化，利用超表面的各向异性实现了对塔姆态的偏振特性调控。本文的研究结果可以应用于非线性光学和量子光学的偏振和色散调控。

关键词：塔姆等离激元光子晶体各向异性超表面

MBE脱氧条件与InGaAs/InP APD性能的相关性

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 63-69页

作者：郭子路王文娟曲会丹范柳燕诸毅诚王亚杰郑长林王兴军陈平平陆卫中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 上海量子科学研究中心上海201315 复旦大学应用表面物理国家重点实验室和物理学系上海200438

InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用... 详细信息

InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)对近红外光具有高敏感度,使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂,厚度尺寸从量子点到几微米不等,性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延(MBE)技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)As薄膜和APD结构材料。实验结果表明,As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势,可获得陡直明锐的异质结界面,降低载流子浓度,提高霍尔迁移率,延长少子寿命,并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此,As脱氧可以有效提高MBE材料的质量,这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。

关键词：分子束外延 P/As切换异质界面扩散 InGaAs/InP雪崩光电二极管