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Floquet拓扑光子绝缘体研究进展(特邀) 被引量：3
1
作者 吴雄伟 张嘉男 +4 位作者 陈龙 娄卓辰 马骞 刘硕 游检卫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-29,共29页
拓扑光子学是光学领域一个重要的新兴研究方向,它的奇异光学响应特性颠覆了人们对光传播的理解,为人工操控光的传播提供了一种全新方法。Floquet拓扑光子绝缘体是拓扑光子学的一个重要分支,它利用周期性的驱动来探索物质的相变过程,发... 拓扑光子学是光学领域一个重要的新兴研究方向,它的奇异光学响应特性颠覆了人们对光传播的理解,为人工操控光的传播提供了一种全新方法。Floquet拓扑光子绝缘体是拓扑光子学的一个重要分支,它利用周期性的驱动来探索物质的相变过程,发现了很多违反直觉的新奇物理现象。本文综述了近十年来Floquet拓扑光子绝缘体的主要研究进展。根据实现方式将其分为基于时间调制、基于空间调制、基于耦合谐振调制的三个大类进行详细论述。对于每一类Floquet拓扑光子绝缘体,从基础理论和物理实现平台两个方面论述了Floquet拓扑光子绝缘体的独特光学特性和奇异物理现象,并讨论了其潜在的应用前景。最后,总结了该领域当前面临的主要挑战,并对Floquet拓扑光子绝缘体的未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 拓扑光子学 floquet拓扑光子绝缘体 时间调制 空间调制 耦合谐振调制
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二维光子拓扑绝缘体研究进展 被引量：3
2
作者 刘慧 王好南 +3 位作者 谢博阳 程化 田建国 陈树琪 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期935-954,共20页
受凝聚态拓扑绝缘体研究的启发,整数量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑半金属、高阶拓扑绝缘体等拓扑物理相继在光学系统中实现。光子系统因能带干净,样品设计简单且制作精度高等优势,逐渐成为研究物理拓扑模型和新型拓扑效应的重... 受凝聚态拓扑绝缘体研究的启发,整数量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑半金属、高阶拓扑绝缘体等拓扑物理相继在光学系统中实现。光子系统因能带干净,样品设计简单且制作精度高等优势,逐渐成为研究物理拓扑模型和新型拓扑效应的重要平台。拓扑光子学提供了全新的调控光场和操控光子的方法,其拓扑保护的边界态可实现光子对材料杂质缺陷免疫的传播,这种传统光子系统不具备的理想的传输态有望驱动新型光学集成器件的变革。本文将从二维光学体系出发,简要介绍几种典型的光拓扑绝缘体的最新进展,例如光整数量子霍尔效应、光量子自旋霍尔效应、光Floquet拓扑绝缘体、拓扑安德森绝缘体和高阶拓扑绝缘体。文中重点介绍了上述几种光拓扑绝缘体的拓扑模型及其新型的拓扑现象,并在最后展望了新型光学拓扑效应及其在光学器件中的应用前景。 展开更多
关键词 光拓扑绝缘体 光整数量子霍尔效应 光量子自旋霍尔效应 光floquet拓扑绝缘体 拓扑安德森绝缘体 高阶拓扑绝缘体 拓扑保护边缘态
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拓扑绝缘体Bi2Se3光电性能研究 被引量：1
3
作者 周勇 仇怀利 +3 位作者 王朝东 徐伟 陈实 李中军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第10期1353-1356,共4页
文章基于分子束外延法(molecular beam epitaxy,MBE)制备高质量的硒化铋(Bi 2Se 3)薄膜,运用反射式高能电子衍射仪(reflection high-energy electron diffraction,RHEED)表征样品的生长质量。在Bi 2Se 3和Ge上将蒸镀铟(In)电极和银(Ag)... 文章基于分子束外延法(molecular beam epitaxy,MBE)制备高质量的硒化铋(Bi 2Se 3)薄膜,运用反射式高能电子衍射仪(reflection high-energy electron diffraction,RHEED)表征样品的生长质量。在Bi 2Se 3和Ge上将蒸镀铟(In)电极和银(Ag)电极分开,并将其制成肖特基结光电探测器,据此测量了样品在不同波长激光和不同温度下的光响应特性及低温对样品的影响,并通过计算样品的响应度、开关比、探测率等参数分析了拓扑绝缘体在光电探测方面的应用前景。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 硒化铋 锗 分子束外延 光响应
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拓扑绝缘体薄膜在超快光器件中的应用(特邀) 被引量：1
4
作者 廖琨 李辰童 +1 位作者 胡小永 龚旗煌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期145-165,共21页
随着超快光学的发展和对以Bi2Te3为代表的拓扑绝缘体材料研究的深入,近几年,将拓扑绝缘体薄膜应用于超快光器件的研究方向发展迅速并发表了一系列研究成果,本文综述了近年来基于拓扑绝缘体材料的超快激光及光器件的研究。从材料结构及... 随着超快光学的发展和对以Bi2Te3为代表的拓扑绝缘体材料研究的深入,近几年,将拓扑绝缘体薄膜应用于超快光器件的研究方向发展迅速并发表了一系列研究成果,本文综述了近年来基于拓扑绝缘体材料的超快激光及光器件的研究。从材料结构及制备方法出发,介绍了其独特的光学及光电特性,总结了其在超快激光及光器件中的应用研究进展,回顾和讨论了这一领域的成就和挑战,并对将拓扑绝缘体薄膜材料应用于超快光器件的进一步研究进行了展望。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体材料 Bi2Te3薄膜 宽频强非线性效应 饱和吸收体 超快光器件
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Floquet规范转变诱导拓扑π模产生的理论分析 被引量：1
5
作者 宋万鸽 祝世宁 李涛 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第7期1340-1347,1355,共9页
拓扑绝缘体是一类内部绝缘而在表面可以导电的物态,其倒空间的能带具有非平庸的拓扑特性,而在其实空间的边界上具有可以单向传播的边界态。这种拓扑界面态出现往往依赖于界面处的拓扑相变。而最近有研究在一类Floquet的拓扑体系中实验... 拓扑绝缘体是一类内部绝缘而在表面可以导电的物态,其倒空间的能带具有非平庸的拓扑特性,而在其实空间的边界上具有可以单向传播的边界态。这种拓扑界面态出现往往依赖于界面处的拓扑相变。而最近有研究在一类Floquet的拓扑体系中实验观测到一种规范场相变诱导产生的拓扑π模,这种拓扑态的产生可能不依赖于拓扑相变。本文对于这种规范场诱导的拓扑π模的产生机理做出了理论解释。两个Floquet规范相反的体系的哈密顿量由于规范相变而具有相反的π能隙质量项,类似于Jackiw-Rebbi模型,从而导致拓扑界面态的出现。本文的研究为规范场相变诱导拓扑模式的产生提供了理论基础,并加深了人们对于Floquet规范场的理解。 展开更多
关键词 floquet系统 拓扑π模 人工规范场 Su-Schriffer-Heeger模型 Jackiw-Rebbi模型 拓扑绝缘体
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几种新体制半导体激光器及相关产业的现状、挑战和思考 被引量：1
6
作者 韦欣 李明 +2 位作者 李健 汪超 李川川 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期21-28,共8页
半导体激光器产业体量大、辐射和带动能力强,作为激光器工业的基础,被广泛应用在光通信、光信息处理、新型加工、激光显示、生物和医学传感等工业、军事和消费生活领域。为了适应逐渐扩大的应用范围,满足不同应用场景所提出的新要求,半... 半导体激光器产业体量大、辐射和带动能力强,作为激光器工业的基础,被广泛应用在光通信、光信息处理、新型加工、激光显示、生物和医学传感等工业、军事和消费生活领域。为了适应逐渐扩大的应用范围,满足不同应用场景所提出的新要求,半导体激光器领域近年来通过学科交叉渗透不断地引入了各种新机制、新概念以及新结构,大大优化了其波长覆盖范围、光束质量、器件体积和功耗、调制速度以及输出功率。本文通过对比几种新型激光器的物理内涵、结构设计及制备手段,介绍了几种应用前景广泛且发展势头强劲的半导体激光器。结合我国相关产业的发展现状指出,半导体激光器产业的发展仍然应与应用紧密结合,通过市场和强大的系统开发能力闭环优化器件性能,提升核心技术,通过交叉学科融通不断引入新概念、新结构和新工艺。同时,结合国内政策导向优势,在垂直外腔面发射激光器、微纳结构激光器以及拓扑绝缘体激光器等几个发展势头强劲的新型激光技术中加大投入,进行批量生产和可控制备研发,力争在国际相关领域的竞争中抢占战术制高点。 展开更多
关键词 半导体激光器 光泵浦垂直外腔面发射激光器 纳米激光器 拓扑绝缘体激光器
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TiO2/Bi2Se3复合材料的制备及光电化学性能 被引量：1
7
作者 王超帅 仇怀利 +3 位作者 李思寒 张栋 沈周阳 李中军 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第1期52-57,共6页
以二氧化钛(TiO2)为衬底,利用分子束外延(MBE)法制备了高质量的拓扑绝缘体硒化铋(Bi2Se3)薄膜。实验中,Bi与Se的流量比控制在1∶10左右,制得的薄膜厚度约为50 nm。利用反射高能电子衍射仪,对在TiO2(001)衬底上生长的Bi2Se3薄膜样品表面... 以二氧化钛(TiO2)为衬底,利用分子束外延(MBE)法制备了高质量的拓扑绝缘体硒化铋(Bi2Se3)薄膜。实验中,Bi与Se的流量比控制在1∶10左右,制得的薄膜厚度约为50 nm。利用反射高能电子衍射仪,对在TiO2(001)衬底上生长的Bi2Se3薄膜样品表面进行原位表征,可以看到清晰明亮的衍射条纹。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计和电化学工作站等测试手段对TiO2/Bi2Se3的晶体结构、表面形貌、光学和光电化学性质进行表征。结果表明,经Bi2Se3改性后的TiO2薄膜,在可见-红外区仍有较强的吸收峰,与纯TiO2薄膜相比,大大提高了其对太阳光的吸收利用率。在Bi2Se3和TiO2上分别蒸镀铟电极和金电极,将其制成光伏型光电探测器,并测试了样品在不同波长激光下的光响应特性及高频响应速度。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 硒化铋(Bi2Se3) 二氧化钛(TiO2) 分子束外延(MBE) 光响应
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电化学沉积制备Bi_(2)Se_(3)薄膜及其光电性能研究
8
作者 华奕涵 冯双龙 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1026-1032,共7页
作为量子物质的奇异态,拓扑绝缘体在新一代电子和光电子器件领域得到了广泛应用。因其金属表面态共存和较窄的带隙(0.3 eV),导致Bi_(2)Se_(3)具有超快电荷传输能力和红外光吸收能力,使其成为新体制光电器件的研究热点。采用恒电位沉积... 作为量子物质的奇异态,拓扑绝缘体在新一代电子和光电子器件领域得到了广泛应用。因其金属表面态共存和较窄的带隙(0.3 eV),导致Bi_(2)Se_(3)具有超快电荷传输能力和红外光吸收能力,使其成为新体制光电器件的研究热点。采用恒电位沉积法在酸性电解质溶液中ITO基底上进行电化学沉积Bi_(2)Se_(3)薄膜,通过控制变量法确定Bi_(2)Se_(3)薄膜的生长条件是溶液pH值为0.2~0.8、沉积电位-0.15 V vs.Ag/AgCl和沉积时间1 h;同时,采用场发射透射电子显微镜、X射线衍射仪等表征技术对Bi_(2)Se_(3)薄膜的结构与形貌进行了研究。最后,研究了基于Bi_(2)Se_(3)薄膜光电探测器的性能,并考察了退火工艺对其光响应特性影响规律,测试结果表明退火后Bi_(2)Se_(3)薄膜在近红外波段具有良好的光电性能,响应度和比探测率分别约为6.3×10^(-5)A/W和2.9×10^(6)cm·Hz 0.5/W。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 Bi_(2)Se_(3) 电化学 热处理 光响应性能
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光调控的Shastry-Sutherland格子上电子的体态-边缘态对应
9
作者 金玥苏 苏刚 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第5期581-589,共9页
在Shastry-Sutherland格子上运动的电子具有丰富的性质。利用Floquet方法证明在上述系统中高频圆偏振光产生包括Dirac fermion,semi-Dirac fermion,quadratic band touch,SO(3) fermion和具有能隙的多种物相。在考虑自旋轨道耦合作用后... 在Shastry-Sutherland格子上运动的电子具有丰富的性质。利用Floquet方法证明在上述系统中高频圆偏振光产生包括Dirac fermion,semi-Dirac fermion,quadratic band touch,SO(3) fermion和具有能隙的多种物相。在考虑自旋轨道耦合作用后,发现4种无能隙激发的相之间是拓扑等价的。通过计算纳米带的边缘态,按照体态-边缘态对应原则,发现这4种无能隙激发相在打开能隙之后都变成拓扑绝缘体。此外,还发现semi-Dirac fermion体态的各向异性色散关系和沿不同方向裁剪的纳米带边缘态之间也同样存在体态-边缘态对应。 展开更多
关键词 Shastry-Sutherland格子 floquet方法 拓扑绝缘体 体态-边缘态对应
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石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结室温高灵敏度太赫兹探测器 被引量：1
10
作者 胡臻智 刘肇国 +4 位作者 周桓立 杨宗儒 宋元军 张晓阳 张彤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期226-233,共8页
太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石... 太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石墨烯形成范德华异质结,进而构建了一种异质结结构的太赫兹探测器。室温条件下,在0.04 THz与0.12 THz的频率太赫兹辐射照射下,探测器展现出超快的光电响应速度(16μs)和较高的响应度(0.43 mA/W和4.61 mA/W),同时具备较低的噪声等效功率(2.04 nW/Hz^(1/2)和190.58 pW/Hz^(1/2))。结果表明,基于石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结的太赫兹探测器在太赫兹探测领域具有巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 太赫兹探测器 光热电效应 拓扑绝缘体 范德华异质结
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