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實驗室研究方向:新型薄膜材料實驗室有三個研究方向:材料結構和性能的模擬和設計,新型薄膜材料的製備和應用,量子信息和現代光通信。這三個研究方向形成了從納米尺度的理論設計到材料製備,性能調節和器件製造的綜合研究平臺:

研究方向一:材料結構和性能的模擬與設計

主要研究多面體簇的結構設計和性質調控,探討簇的高穩定性和多態的物理根;研究低維繫統中的物理現象,發現新的物理定律,指導新功能薄膜材料的設計和開發。和設備。近年來,研究主要集中在以下幾個方面:

1.納米體系量子調控:利用第一性原理方法研究碳,硼,硅和貴金屬團簇的穩定性,磁性動力學和磁性,研究二維材料的生長機理,研究氫,氧和二氧化碳的吸附性能。其他分子。從物理角度分析了表面和界面的化學催化機理。實現納米系統材料的優化設計和性能控制。

2.低維有機功能材料研究:利用半經典近似理論研究有機半導體材料和納米器件中的光電過程和磁學理論,將固體理論與有機化學,高分子材料和飛秒光電子學相結合,開發和建立有機材料的電子態。理論,新元素激發,電子相關,載流子傳輸,有機發光等理論爲有機光電子學和納米技術的應用提供了理論依據。

3.低維體系新奇量子現象研究:利用格林函數理論研究石墨烯和拓撲材料的物理性質,研究摻雜對材料物理性質的調節,研究拓撲材料狀態中包含的新型量子現象和檢測途徑,以及各種損失。異質結器件。對運輸性質的實驗研究提供了理論指導。

發展目標

它在中國處於領先地位,在納米系統材料的優化設計和性能控制方面已達到國際先進水平。具體目標如下:通過不斷的研究和積累,聚類特性的預測,二維材料特性的模擬,材料的儲氫,表面催化,有機半導體材料和聚合物材料的發光和加熱,新物理現象的預測低維器件性能的仿真它已經形成了一系列具有代表性的研究工作,逐漸形成了一個在國內外具有重要影響的凝聚態物理研究團隊。

近三年的主要研究進展

1)世界上第一次提出了20個由氦原子和60個碳原子組成的穩定和空心排球。研究結果受到同行的密切關注,並被許多技術網站報道,如麻省理工學院技術評論,今日物理和新科學家; Volleyballene被World Wide Words(910,2015)列爲新的英語單詞。 2)研究了貴金屬鉑在氧化鈰Σ3晶界上的偏析行爲以及鉑離子與界面氧空位的相互作用。 3)提出了兩種鋰硼納米體系,並研究了它們的結構穩定性和儲氫性能。 4)利用非絕熱分子動力學方法,研究了電子相關效應對有機共軛聚合物中極化子運動和重組物理性質的影響,揭示了電子相關效應的重要性。5)HgTe/CdTe量子阱系統的熱傳輸特性,Mayorana費米子耦合量子點的熱傳輸特性,三維拓撲絕緣體表面階梯狀態的Andreev反射以及黑磷的雜質是研究。 HgTe/CdTe量子阱超導體系的效應,超導 - 準粒子相干性,超導HgTe/CdTe量子阱超導體系的AC約瑟夫森效應,超導石墨超導鏡和正常安德烈散射檢測,高陳定位絕緣。研究內容爲理解拓撲絕緣子的物理性質和拓撲絕緣子約瑟夫森結和石墨烯約瑟夫森結的輸運性質奠定了理論基礎。對於尋找和表徵Mayolana費米子,實現信息存儲和量子計算非常重要。參考值。 上述研究成果發表在重要的學術期刊上,如Nanoscale,Physical Review,ACS Applied Materials&界面,有機電子等,SCI發表論文70餘篇,其中SCI論文29篇。

研究方向二:新型薄膜材料的製備與應用

主要研究了各種重要功能薄膜材料的不同製備方法,並討論了不同功能所需的基本物理機制,包括磁性,電傳輸,熱傳輸和耦合機制。近年來,研究主要集中在以下幾個方面:

1.功能材料的微觀結構和物理性質研究:探討典型磁性金屬和磁性氧化物的磁有序物理機制;改善了n型氧化物熱電材料SrTiO3和RP相SrO [SrTiO3] n(n=1,2,3)的性能。

2.電阻記憶(RRAM)材料研究:研究金屬氧化物半導體薄膜和鈣鈦礦氧化物薄膜材料的電阻效應;探討電阻過程對器件磁性能的影響,探討電阻變化和磁變化的物理機制;尋找高性能薄膜材料,探索提高電阻和磁性的方法和手段。

3.複合防僞膜和多孔稀磁半導體薄膜的研究:討論有序多孔金屬氧化物薄膜的生長機理;探討有序多孔金屬氧化物薄膜的磁電耦合現象,爲其在多功能存儲器中的發展提供物理基礎研究;研究新型有序多孔金屬氧化物薄膜的結構顏色,使其在許多方面具有實用性。

4.過渡金屬化合物的磁電耦合作用:研究過渡金屬氧化物中非共面拓撲霍爾效應;基於過渡金屬氮化物中二維六方密堆積表面的共性探索不同相結構的演化基於磁場引起的一階磁相變,動力學阻塞和補償鐵磁性的自發交換偏置效應。研究了Heusler過渡金屬金屬間化合物。

發展目標:

在功能性薄膜材料的實驗室製備和物理機理分析方面已達到國內一流的研究水平。具體目標是:提高器件的電阻和磁性能,掌握有序多孔金屬氧化物薄膜的生長和典型磁性金屬和磁性氧化物的磁有序物理機制,爲RRAM和磁性開關的發展提供依據。設備。科學依據。

近三年的主要研究進展:

1)研究了3d過渡金屬Cr(Ti,Mn,Co,Ni,Cu)摻雜尖晶石鐵氧體的磁矩實驗值與離子分佈的關係。提出了一種O2p巡航電子模型。 2)採用離子注入技術摻雜不同濃度的Nb離子。研究了動態退火溫度對離子注入薄膜熱電性能的影響及其物理機制。 3)通過選擇薄膜材料的摻雜來改善器件的電阻和磁性能,爲RRAM和磁開關器件的發展提供科學依據。 4)電場由有序多孔金屬氧化物膜的電阻和磁變形控制。 5)實現了利用金屬和PAA複合薄膜進行多重防僞的技術。 6)構造了補償亞鐵磁結構,實現磁相變人工干預的設計方案。上述研究成果發表在材料化學雜誌C,應用物理快報,APL材料等重要學術期刊上,SCI發表論文60餘篇,其中SCI及以上學術論文23篇。

研究方向三:量子信息與現代光通信

主要研究低維薄膜材料在量子信息安全和光量子器件中的應用。利用低維薄膜材料作爲飽和吸收體,開發了激光器件,激光源和光子器件,研究量子安全通信和量子態光學制備。近年來,相關研究主要集中在以下幾個方面:

1.激光器件和激光源的製備:新的二維材料的製造和表徵,例如碳納米管,石墨烯,拓撲絕緣體,金納米材料,光學可飽和吸收劑;製造Mach-Zehnder干涉濾光片,斜角光纖可調諧新型無源光學元件,如衰減器和特長長週期光纖光柵;將光纖激光器與製備的可飽和吸收器和新型光纖器件相結合,研究光纖激光器的非線性動態特性,開發新型光纖激光器。

2.量子安全通信和量子態光學準備:提出了一種檢測弱非線性光子糾纏態的方法。證明了多量子比特系統中糾纏熵分佈的不等式和層次結構。研究了腔體系統中的特殊類型。量子資源的動態演化特徵。

發展目標:

在量子安全通信和量子光學制備領域保持領先地位,保持國內先進水平的新型光纖激光源的發展,力爭達到國內領先水平。具體目標如下:通過不斷的研究和積累,基於新型薄膜材料的光纖激光源的發展,光纖無源元件的發展,光纖非線性特性的研究,糾纏量子光纖激光器簇的預測多量子比特系統中的屬性,以及二維材料屬性的模擬。材料儲氫,表面催化,有機半導體材料和高分子材料,發光和熱,新物理現象預測和低維器件性能模擬等方面形成一系列有代表性的研究工作,逐步形成國內外有較大的影響凝聚態物理研究團隊。

近三年的主要研究進展:

1)單層比率大於90%的單層石墨烯薄膜和3-7層多層石墨烯薄膜的製備和表徵。在此基礎上,開發了兩種不同類型的錐形纖維和夾層結構。型石墨烯鎖模裝置; 2)結合鎖模器件,開發出石墨烯鎖模高能寬帶自相似光脈衝光纖激光源,石墨烯鎖模色散管理摻鉺光纖激光源,石墨烯鎖模高次諧波孤子光纖激光器源極,石墨烯鎖模耗散孤子光纖激光源; 3)採用理論和實驗研究方法,波長可調諧耗散孤子激光源,波長可調Q開關光纖激光源,波長多波長摻鉺光纖和摻鉺光纖激光光源,間距精確可控; 4)利用理論和實驗研究方法,深入分析各種脈衝動力學,開發高次諧波暗脈衝光纖激光器件和放大器,爆炸模式耗散孤子光纖激光器件和放大器器件,耗散孤子方波脈衝光纖激光裝置和其他新型光纖激光光源裝置; 5)給出弱非線性檢測光子糾纏態的方法分析證明了多體系統中Renyi糾纏熵的分佈不等式,並研究了四體腔系統中的糾纏演化和動力學。進行了二維材料特性模擬,材料儲氫,表面催化,新物理現象的預測和低維器件特性的模擬。上述相關研究成果發表在物理評論,光學快報,光學快報等重要學術期刊上,SCI發表論文50餘篇,其中SCI及以上學術論文21篇。