凝聚态体系中激发态载流子动力学研究

激发态动力学是凝聚态物理中至关重要且富有挑战的科学问题,不仅需要从时间、空间、能量和动量等多个维度来描述,同时还需要考虑各种准粒子的相互作用以及多体效应.本文聚焦凝聚态体系激发态动力学的理论和应用研究,结合含时密度泛函、GW-BSE与面跳跃方法,发展了激发态动力学第一性原理计算软件Hefei-NAMD,构建了可以同时从时间、空间、动量、能量、自旋等多个维度研究凝聚态体系激发态动力学的理论和程序框架,并实现了自旋分辨的GW+real-time BSE(GW+rtBSE)激子动力学.利用这套方法,研究了凝聚态体系激发态动力学的许多问题,包括界面电荷转移动力学、电子空穴复合动力学以及二维TMD材料的谷激子动力学等.这些研究从第一性原理计算的角度,模拟激发态载流子在实空间、能量空间和动量空间的含时演化,为凝聚态体系的激发态动力学及准粒子耦合过程提供了深刻细致的理解.     

飞秒时间分辨质谱和光电子影像对分子激发态动力学的研究

分子量子态的研究,特别是分子激发态演化过程的研究不仅可以了解分子量子态的基本特性和量子态之间的相互作用,而且可以了解化学反应过程和反应通道间的相互作用.飞秒时间分辨质谱和光电子影像是将飞秒抽运-探测分别与飞行时间质谱和光电子影像相结合的超快谱学方法,为实现分子内部量子态探测,研究分子量子态相互作用及超快动力学过程提供了强有力的工具,可以在飞秒时间尺度下研究单分子反应过程中的光物理或光化学机理.本文详细介绍了飞秒时间分辨质谱和光电子影像的技术原理,并结合本课题组的工作,展示了这两种方法在量子态探测及相互作用研究领域,特别是激发态电子退相、波包演化、能量转移、分子光解动力学以及分子激发态结构动力学研究中的广泛应用.最后,对该技术的发展前景以及进一步的研究工作和方向进行了展望.     

物理模型在凝聚态物理研究中的重要作用──在全国自然辩证法规划会议上的报告

凝聚态物理是物理学中最大的一个分支学科.它的对象是由大量微观粒子组成的宏观体系,并且粒子之间的相互作用很强,使整个粒子系统在空间发生凝聚,形成固态或液态. 凝聚态物理和现代科学技术发展有密切关系.它是材料、元件、器件等技术科学的理论基础.凝聚态物理的研究受到各工业先进国家的高度重视. 人们认为,组成凝聚态物质的粒子基本上是清楚的(不外是原子、分子、离子和电子等),支配凝聚态物质内部运动的物理规律(粒子间相互作用力的性质)也基本上是清楚的.物理学家认为,在探求凝聚态物质层次的物理规律时,现有的物理学普遍原理已经够用,…     

超快强激光驱动的原子分子电离

强场电离是超快强激光与物质相互作用时发生的基本物理过程。强场驱动原子分子的电离电子动力学过程发生在一个光学振荡周期以内,是在阿秒时间尺度上研究电子超快动力学的典范。不仅如此,强场驱动下的超短电子束还为探测原子分子的结构及其超快动力学提供了重要的技术手段。文章首先简要阐述了超快强光场中原子分子电离的基本物理图像,在此基础上,介绍了近年来基于强场电离电子开展的超快过程研究的几个例子,最后简要讨论了强场电离研究的未来可能发展方向。     

超快光谱技术及其在凝聚态物理研究中的应用

近年来备受关注的超快光谱技术拥有诸多特色,例如极高的时间分辨率,丰富的光与物质的非线性相互作用,可以用光子相干地调控物质的量子态,其衍生和嫁接技术带来许多凝聚态物理实验技术的变革等等.文章介绍了超快光谱技术的一般原理、时间分辨的技术实现和典型构型,并通过具体实例来展示该实验手段在凝聚态物理研究中的应用.     

探测凝聚态材料中电子的阿秒动力学以及相互作用过程（特邀）

随着高次谐波阿秒光源技术以及阿秒计量学的发展,对于凝聚态材料中的电子动力学探测也进入了阿秒的领域,并在近15年的时间里取得了显著的进展和突破。新颖的阿秒测量方式为研究在极短的时间尺度上,凝聚态材料中电子的运动、共振跃迁以及相互作用等重要物理问题提供了全新的研究手段和重要创新机遇。本文介绍了探测凝聚态物质中本征阿秒动力学过程的重要工作,主要综述了高次谐波、阿秒脉冲测量、凝聚态材料阿秒光电子能谱探测的关键技术和现状。最后对阿秒光电子动力学测量技术的发展做出了展望。     

三重简并拓扑半金属磷化钼的时间分辨超快动力学

拓扑半金属磷化钼(MoP)同时具有三重和二重简并费米子.为了研究其费米面以上的激发态超快动力学特性,对其进行了时间分辨超快泵浦-探测实验.获得了MoP的准粒子动力学,包含来源于电子-声子散射的快分量,寿命为0.3 ps,以及来源于声子-声子散射的慢分量,寿命为150 ps.温度依赖的研究表明,快分量和慢分量的弛豫寿命均随着温度的增加产生微小增大.同时还激发并探测到一支相干态声学支声子,其由热应力引起,频率为0.033 THz且不随温度而改变.对于MoP激发态准粒子超快动力学以及相干态声子的研究为理解该体系总体的激发态超快动力学特性以及电子-声子相互作用对温度的依赖提供了有益的实验依据.     

拓扑量子材料光电探测器研究进展

物质拓扑态的发现是近年来凝聚态物理和材料科学的重大突破.由于存在不同于常规半导体的特殊拓扑量子态(如狄拉克费米子、外尔费米子、马约拉纳费米子等),拓扑量子材料通常能表现出一些新颖的物理特性(如量子反常霍尔效应、三维量子霍尔效应、零带隙的拓扑态、超高的载流子迁移率等),因而在低能耗电子器件和宽光谱光电探测器件领域具有重要...     

首次实现莫尔量子点阵列与微腔光子的强耦合

"魔角"石墨烯在电子能态调控上不断给人们带来惊喜,开辟了凝聚态物理研究的新篇章.类似的,将两种单层过渡金属硫族化合物(TMDCs)叠加起来,也可以在面内形成纳米尺度的半导体超晶格结构,称为莫尔超晶格.莫尔超晶格可以调控激子的能级,并且晶格周期可由转角连续调控,提供了在纳米尺度内调控实物粒子量子态的平台.     

看到了Ⅱ型狄拉克费米子

<正>粒子物理的标准模型描述了所有已知的基本粒子,如电子和夸克。这些粒子在凝聚态物质中,通常具有类似物,其表现形式为集体态或准粒子。一个例子是在石墨烯中的电子态,它的行为像一个无质量的狄拉克费米子——粒子自旋为1/2,反粒子不是它自己。与标准模型相比,凝聚态物理可以提供为数更多的"基本粒子"。这是由于这样的事实:不同于基本粒子,固体中的准粒子不受所谓的洛伦兹不变性约束。违反洛伦兹不变性的准粒     

第10届全国凝聚态光学性质学术会议简

第10届全国凝聚态光学性质学术会议于2000年8月9日—13日在内蒙古自治区海拉尔市召开.会议由中国物理学会主办,内蒙古民族大学、内蒙古呼伦贝尔学院、内蒙古赤峰蒙古族师范专科学校、内蒙古自治区物理学会和内蒙古呼伦贝尔盟科学技术协会联合承办.来自全国40多所高等院校、科研院所的108位正式代表出席了本届会议,其中包括香港科技大学的代表.会议共计录用论文135篇,会议编印了《第10届全国凝聚态光学性质学术会议论文集》一本. 本届会议就我国近两年来在光与凝聚态物质的相互作用和超快动力学过程,凝聚态中的非线性光学现象和应用,低维及微结构的光学和光子学性质,薄膜、表面和界面的光学性质,稀土和过渡族材料的光学性质,新型光电子学器件的原理、材料与应用,凝聚态光学、光电子学的理论、实验仪器、新方法和新技术、新材料、新器件及新应用等学术方向的最新进展,进行了学术交流和讨论.在会议论文中,有相当一部分反映了我国学者在凝聚态光学性质研究的国际前沿领域的最新研究成果,其中有些研究已经具备相当的水平.在会议讨论中也有许多关于凝聚态光学材料和器材的研究工作,有不少研究成果已经具备相当的应用前景,有一些会议论文系统地介绍了凝聚态光学性质研究的某些领域的最新研究动向,以及这些研究对信息科学技术发展的重要意义.此外,凝聚态光学性质研究与其他相关学科的交叉和渗透也在一些会议论文中得到了体现.     

超高时空分辨光电子显微镜的研究进展(特邀)

新型光电材料、磁性材料、低维量子材料等是目前凝聚态物理的研究前沿,其在微纳尺度的近场光学动力学具有丰富的物理内涵和广阔的应用前景。飞秒激光的超高时间分辨与光电子显微镜的超高空间分辨结合为一种超高时空分辨测量技术,为材料物理、表面物理等研究注入了新的活力,提供了强有力的平台。本文介绍了超高时空分辨光电子显微镜,讨论了其在金属表面等离激元动力学、低维材料等新型半导体材料动力学、材料异质结界面动力学等方面的应用和研究进展,最后展望了其在飞秒-纳米尺度表面和界面物理研究的应用前景。     

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测*--强场与阿秒物理领域中的重大课题研究进展

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测是强场物理与阿秒物理领域中的重大课题。通过同步探测阿秒辐射和太赫兹辐射,文章作者首次实现了阿秒精度的太赫兹产生动力学的探测与控制,表明阿秒物理与太赫兹技术的结合有助于深入理解强场驱动下太赫兹产生机制和电子再散射动力学,展示了利用双色场控制电子波包相干相位,实现超快物理过程强场调控的可能。文章作者所提出的精确刻画太赫兹时域瞬时电场方案,有助于推动极化敏感的太赫兹谱学研究。可以预期,阿秒脉冲与太赫兹源技术不会局限于原子分子物理领域。实现阿秒物理与太赫兹技术之间的互为抽运与探测,将会极大地推动化学、材料科学、凝聚态物理等领域的高时空分辨的超快动力学探测。     

角分辨光电子能谱仪在f电子特性研究中的应用

重费米子体系是凝聚态物理研究中的热点和难点,其低的能量尺度和奇异物理特性吸引着研究者的注意力。文章首先简要介绍了重费米子体系的基本概念,随后着重介绍了角分辨光电子能谱技术(ARPES)在重费米子体系中的应用。主要包括以下几个方面内容:f电子与传导电子的杂化特征、f电子的杂化与磁性、f电子杂化与量子临界、超导的关系以及掺杂对杂化的影响等。最后介绍了目前ARPES技术在重费米子体系应用中存在的几个问题,并提出相应解决办法。     

光致电子转移对Alizarin敏化TiO_2纳米粒子Raman光谱特性的影响

结合理论和实验研究了茜素Alizarin(Alz)染料敏化TiO2纳米粒子体系的光致电子转移对Alz Raman光谱特性的影响.结果表明:Alz染料敏化TiO2纳米粒子吸收光谱的红移和荧光光谱的淬灭归因于从被吸附的Alz染料分子激发态和电荷转移复合物(Alz/TiO2)到TiO2纳米粒子导带的光致电子转移;超快光致界面电子的转移有效地增强了被吸附在界面处Alz染料分子的C=C键伸展振动、C=O羧基伸展振动和C-O键伸展振动.     

会议消息

第十届全国凝聚态光学性质学术会议于 2 0 0 0年 8月 9～ 1 3日在内蒙古自治区海拉尔市召开。会议由中国物理学会主办 ,内蒙古民族大学、内蒙古呼伦贝尔学院、内蒙古赤峰蒙古族师范专科学校、内蒙古自治区物理学会和内蒙古呼伦贝尔盟科学技术协会联合承办。呼伦贝尔盟、海拉尔市和呼伦贝尔大学的有关领导出席了会议。参加本届会议的正式代表共 1 0 8人 ,收到论文 1 38篇。本届会议就我国近两年来在光与凝聚态物质的相互作用和超快动力学过程、在凝聚态中非线性光学现象和应用、低维及微结构的光学和光子学性质 ,薄膜、表面和界面的光学性质 …     

Majorana费米子与拓扑量子计算

1937年,Majorana发现Dirac所提出的相对论性协变的电子波动方程,在另一个表象下所得到解可以描述不带电荷的费米子,具有与Dirac费米子不同的性质。在基本粒子领域,对这种Majorana费米子的寻找至今一直在进行中;而在凝聚态物理领域,对拓扑超导体和分数量子霍尔态的研究,人们已经发现了与Majorana费米子有相同行为的准粒子。特别是在二维拓扑超导体系中出现的涡旋元激发包含了零能量的Majorana准粒子,它们在交换操作下表现出非阿贝尔的统计性质,因而有望借以实现拓扑量子计算。文章系统地介绍了凝聚态物质系统中获得Majorana费米子的理论模型和物理实现,并进一步介绍了与之相关的拓扑量子计算的实现方法。     

中国科学院激发态物理重点实验室--我国惟一专门从事发光学研究的开放实验室

中国科学院激发态物理重点实验室(以下简称实验室)是中国科学院开放实验室,成立于1989年,徐叙院士是实验室创始人和第一届主任(1989.4～1993.6)。实验室位于长春经济技术开发区中国科学院光电子产业园区内,依托于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,现任实验室主任为申德振研究员。实验室是国内惟一专门从事发光学及其应用研究的开放实验室,实验室以超快速和高分辨激光光谱技术为重要研究手段,以凝聚态物质中的激发态过程研究为主要研究方向,重点研究光与物质相互作用、激发态的性质、新型光电功能材料与器件的发光及相关过程。其目…     

双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究新进展

超短激光脉冲的出现为人们研究原子分子内电子的超快动力学过程提供了重要的技术手段。强激光诱导原子分子的光电离过程是光诱导物理过程的基石,也是目前强场物理领域的前沿热点之一。本文重点综述了双波长圆偏振光场中分子电离动力学的研究进展。首先,介绍了研究强场分子电离动力学的半经典模型,给出了电离电子波包的相位和振幅分布。然后,介绍了利用双波长圆偏振光场测量H2分子和CO分子的电离动力学的研究,发现电离电子的振幅结构以及隧穿后电子受到的长程库仑势都会影响电子的动力学过程。此外,电子波包的相位结构也会包含在光电子的发射角中,这个初始相位编码了电子吸收光子而电离过程中的时域信息。最后,对新型阿秒钟在分子光电离过程中的应用进行了总结,并展望了未来复杂分子体系的应用前景。     

中国科学院物理研究所(北京凝聚态物理国家实验室)2012年度人才招聘启事

中国科学院物理研究所(北京凝聚态物理国家实验室)是以凝聚态物理研究为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质与生物物理、凝聚态理论和计算物理等多学科综合性科研机构.现根据工作需要,面向国内外公开招聘科研、技术支撑人才.一、招聘岗位(一)科研岗位从事超导、表面物理、磁学、光学物理、先进材料与结构分析(电子显微学)、纳米物理与器件(真