二维六角角晶体材料中的Dirac电子

本文综述由碳、硅、硼氮和二硫化钼等单元素或双元素构成的二维六角晶体材料中Dirac电子的研究成果与最新进展。文章从引言开始,接着介绍这些二维六角晶体材料的空间结构和基本电子性质;然后探讨外场调控下这些材料在能谱和光吸收、量子输运、激子凝聚和热Josephson效应,以及拓扑量子相变等方面所表现出来的新奇的物理现象、简要的理论处理和可能的应用前景;最后给出二维六角晶体材料相关研究的总结和展望。谨以本文献给南京大学建立物理学科100周年。     

超高真空条件下分子束外延生长的单层二维原子晶体材料的研究进展

二维原子晶体材料具有与石墨烯相似的晶格结构和物理性质,为纳米尺度器件的科学研究提供了广阔的平台.研究这些二维原子晶体材料,一方面有望弥补石墨烯零能隙的不足;另一方面继续发掘它们的特殊性质,有望拓宽二维原子晶体材料的应用领域.本文综述了近几年在超高真空条件下利用分子束外延生长技术制备的各种类石墨烯单层二维原子晶体材料,其中包括单元素二维原子晶体材料(硅烯、锗烯、锡烯、硼烯、铪烯、磷烯、锑烯、铋烯)和双元素二维原子晶体材料(六方氮化硼、过渡金属二硫化物、硒化铜、碲化银等).通过扫描隧道显微镜、低能电子衍射等实验手段并结合第一性原理计算,对二维原子晶体材料的原子结构、能带结构、电学特性等方面进行了介绍.这些二维原子晶体材料所展现出的优异的物理特性,使其在未来电学器件方面具有广阔的应用前景.最后总结了单层二维原子晶体材料领域可能面临的问题,同时对二维原子晶体材料的研究方向进行了展望.     

二维量子片及其光学研究进展

以石墨烯为代表的二维材料因其独特的结构和优异性能而受到广泛关注。随着二维材料在无限小的方向不断发展,二维(材料)量子片逐渐引起人们极大的兴趣。二维量子片不仅保留了二维材料的本征特性,而且表现出量子限域和突出的边缘效应,为二维材料的潜在应用带来全新机遇。本文详细介绍了二维量子片的基本概念,制备现状与光学性能的研究进展,特别强调了二维量子片本征、普适和规模制备的实现及其重大意义。此外,重点关注了二维量子片的光致发光特性以及在非线性光学、固态发光器件等领域的应用。最后,分析了二维量子片的发展趋势以及面临的主要挑战。     

全息技术制作二维光子晶体蓝宝石衬底提高发光二极管外量子效率

为了提高GaN基发光二极管(LED)的外量子效率,在蓝宝石衬底制作了二维光子晶体.衬底上的二维光子晶体结构采用激光全息技术和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术制作,然后采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术在图形蓝宝石衬底(PSS)上生长2μm厚的n型GaN层,4层量子阱和200nm厚的p型GaN层,形成LED结构.衬底上制作的二维光子晶体为六角晶格结构,晶格常数为3.8μm,刻蚀深度为800nm.LED器件光强输出测试结果显示,在PSS上制作的LED(PSS-LED)的发光强度普遍高于蓝宝石平 关键词： 全息 发光二极管 图形蓝宝石衬底 外量子效率     

二维材料平带的实现及其新奇量子物态

在二维材料平带中电子的有效质量急剧增大,电子的库仑排斥能将远远大于电子的动能,电子-电子相互作用效应显著,对应地将会产生一系列新奇的强关联量子物态,如量子霍尔铁磁态、分数量子霍尔效应、量子反常霍尔效应、超导态、Wigner晶体等.因此人们对于二维材料中的平带产生了极大的兴趣.近几年,与平带相关的强关联物性研究成为了凝聚态物理领域的前沿课题.实验上发展了多种方法,例如通过外加强磁场、构筑应变结构、引入转角等方式在二维材料中引入平带.本文通过对二维体系中平带的实现方法及其带来的新奇物理现象进行回顾,希望为相关领域的研究人员提供参考和借鉴.     

二维材料中贝里曲率诱导的磁性响应

二维材料中由贝里曲率诱导的新型磁学响应是近年来的新兴领域.这些二维材料所表现出的磁学特性及量子输运与贝里曲率直接相关,而贝里曲率又与晶体的对称性、电子的轨道磁性、自旋轨道耦合以及磁电效应等息息相关.研究这些新型磁性响应一方面有益于研究不同量子效应间的耦合作用,另一方面可探索量子效应在电子与信息器件领域的应用.本文介绍了近几年来二维材料中新型磁响应的实验研究进展,特别介绍了二硫化钼和石墨烯等材料中的谷霍尔和磁电效应、低对称性的二碲化钨等材料中的量子非线性霍尔以及转角石墨烯中的反常霍尔和量子反常霍尔效应.本文结合二维材料的晶体结构以及电子结构,介绍了这些新奇现象的现有物理解释、回顾了相关研究的最新发展、讨论了其中尚未理解的现象,并作出展望.     

新奇半导体低维结构的自组织生长

文章介绍了自组织生长半导体量子线、量子点和量子环的进展，同时介绍了这些低维半导体材料在光电子和通信等领域应用情况。此外，对这些材料的一些测试方法也进行了介绍．     

铪烯

正国际上首次报道了基于d电子过渡金属元素的二维蜂窝状晶体材料。这种由铪元素构成的二维蜂窝状结构比石墨烯具有更强的自旋轨道耦合,为研究二维体系中新的量子现象和电子行为提供了新的平台。铪也是当今半导体科学和技术中最重要的元素之一,制备出铪的类石墨烯结构对未来电子学也极其重要。该工作发表在Nano Letters 13,4671(2013),被Nature China和Nature Nanotechnology作为研究亮点进行报道。     

理论预测晶体表面吸附二维原子岛的形状

提出了凝结势概念用以建立一种预测晶体表面吸附二维原子岛几何结构的理论方法.基于半经验相互作用势（SEAM势和OJ势）的计算表明,同相外延生长的二维原子岛在Cu和Ag的（111）面呈现正六边形结构, 而在Pt（111）面呈现截角三角形状;Cu和Ag的（100）面二维岛则形成正方形.这些理论预测均与实验观测结果一致.由于凝结势的计算不受原子数量的限制,该模型可普遍应用于预测各种表面二维原子岛形状. 关键词： 表面吸附 二维原子岛 量子点     

带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析

利用频域有限差分方法分析了多种带缺陷结构二维磁性光子晶体（二重对称,四重对称和六重对称结构）的法拉第旋转角与椭圆率的变化特性.结果表明：在这些结构中,光波均被局域在中心缺陷处;同时,对于具有四重对称轴结构的材料,在其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率没有明显的增加;但对于不具有四重对称轴结构的材料,其法拉第旋转角增加的同时,出射光波的椭圆率也在增加.因此,只有在具有四重对称轴结构的二维磁性光子晶体中引入缺陷,才能很好地抑制光波偏振态的变化.这种带缺陷的二维磁性光子晶体结构有可能用于制作磁性光子晶体光 关键词： 磁光效应 二维磁性光子晶体 缺陷 频域有限差分法     

用相位图分析驻波形成

波的核心是相位，驻波的关键是入射波与反射波的相位差，入射波和反射波相位随ｘ、ｔ变化的关系可用相位图（移动的斜线）表示，而相位差仅随ｘ变化，也可用斜线表示，这样即可很方便地确定波节和波腹的位置。     

双模晶体相场研究形变诱导的多级微结构演化

本文采用双模晶体相场模型,计算了双模二维相图;模拟了形变诱导六角相向正方相转变过程的多级微结构演化,详细分析了位相差、形变方向对位错、晶界、晶体结构、新相形貌的影响规律.模拟结果表明:形变方向影响正方相晶核的形核位置和生长方向,拉伸时正方相优先在变形带上形核,垂直于形变方向长大,而压缩时正方相直接在位错和晶界的能量较高处形核,平行于形变方向长大;位相差对形变诱发晶界甄没过程有显著影响,体现在能量峰上为,小位相差晶界位错的攀滑移和甄没形成一个能量峰,大位相差晶界位错攀滑移和甄没因分阶段完成而不出现明显的能量峰;形变诱导相变过程中各种因素相互作用复杂,是相变与动态再结晶的复合转变.     

Remark on Relations Between Different Non-integrable Phases

There are three non-integrable phases in literatures: Berry phase, Aharonov-Anandan phase, and Yang phase. This article discusses the definitions and relations between these three non-integrable phases.     

Geometric phase and Pancharatnam phase induced by light wave polarization

We use the quantum kinematic approach to revisit geometric phases associated with polarizing processes of a monochromatic light wave. We give the expressions of geometric phases for any, unitary or non-unitary, cyclic or non-cyclic transformations of the light wave state. Contrarily to the usually considered case of absorbing polarizers, we found that a light wave passing through a polarizer may acquire in general a nonzero geometric phase. This geometric phase exists despite the fact that initial and final polarization states are in phase according to the Pancharatnam criterion and cannot be measured using interferometric superposition. Consequently, there is a difference between the Pancharatnam phase and the complete geometric phase acquired by a light wave passing through a polarizer. We illustrate our work with the particular example of total reflection based polarizers.     

A multi-purpose phase modulator for one beam ESPI

This paper proposes a simple, compact, practical, less nonlinear, less decorrelation and multi-purpose phase modulator for one beam ESPI which can be used perform both phase shifting and fringe carriering techniques. Theory together with experimental demonstrations are presented.     

A multi-purpose phase modulator for one beam ESPI

This paper proposes a simple, compact, practical, less nonlinear, less decorrelation and multi-purpose phase modulator for one beam ESPI which can be used perform both phase shifting and fringe carriering techniques. Theory together with experimental demonstrations are presented.     

Photorefractive Multi-Beam Induced Phase Conjugation

We demonstrate the simultaneous phase conjugation of multiple beams incident on the a face of a photorefractive barium titanate crystal. The input beam power, angle and position were set so that no phase conjugation occurs unless a switchable incoherent inducing beam is present on the — c face of the crystal. The use of the inducing technique with two mutually pumped phase conjugations for four input beams, or one self-pumped and one mutually pumped phase conjugation for three input beams can be performed in a crystal. Unlike the setup of conventional phase conjugation, which requires more precise arrangements, the novel setup of the multi-beam induced phase conjugation is relatively relaxed. The mechanism responsible for our discovery is qualitatively explained, and possible applications are mentioned.     

低频位相误差新校正方法模拟研究

 就多程放大系统中产生的低频位相噪声，提出用位相补偿反射镜来进行补偿的静态校正方法。用随机位相屏模拟光学元件产生的低频位相噪声，建立光传输模拟模型，引入等效位相片的概念，将数个光学元件对位相的影响简化为等效位相片，在此基础上对位相补偿反射镜的校正原理进行阐述。进而对双程光路校正过程进行了模拟研究，得到了很好的校正效果。     

Study on optical characterization of TGB and reentrant smectic-A phases in binary mixture of two liquid crystals

In this work, our investigation is to study the optical and thermal properties of the binary mixture of cholesteric and nematic compounds, namely, cholesteryl nonanoate and p-methoxybenzylidene-p-ethylaniline, which exhibits a very interesting liquid crystalline twisted grain boundary (TGB) phase and reentrant smectic-A phase. The chiral liquid crystalline TGB phases and reentrant smectic-A phases have been observed at different concentrations and at different temperatures. The existence of TGB and reentrant smectic-A phases is confirmed by differential scanning calorimetry and optical microscopic studies. The variation of optical anisotropy has been discussed. The helical pitch of the cholesteric phase has also been discussed.     

激光束低频畸变波前模型的计算模拟

 在分析强激光束低频位相噪声特点的基础上,采用位相均方根梯度表征激光束的低频位相噪声并结合随机位相屏构建相应的畸变波前模型。通过模拟计算,给出低频位相噪声的均方根梯度与聚焦光斑尺寸的初步规律。