量子霍尔效应与共振时间量子化

1

作者 刘承宜 陈清明 李再光 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 1995年第3期1-7,共7页

本文发展了Ｓｃｈｏｍｍｅｒｓ的时间观点，着重讨论了辐射与物质相互作用过程的时间和共振时间。本文通过假定辐射与物质作用过程为时间本征态，推出了共振时间量子化的重要结论。本文应用共振时间量子化推出了统一描述整数量子霍尔效... 本文发展了Ｓｃｈｏｍｍｅｒｓ的时间观点，着重讨论了辐射与物质相互作用过程的时间和共振时间。本文通过假定辐射与物质作用过程为时间本征态，推出了共振时间量子化的重要结论。本文应用共振时间量子化推出了统一描述整数量子霍尔效应、分数量子霍尔效应和偶数或分子为偶数的分数量子霍尔效应的霍尔电导量子化公式。 展开更多

关键词 时间 量子霍尔效应 共振时间量子化 霍乐电导率

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量子霍尔效应在电阻标准中的应用综述 被引量：2

2

作者 宋海龙 孙毅 +3 位作者 于珉 何家伟 赵佺 黄晓钉 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第11期12-22,共11页

量子霍尔效应为电学计量提供了最高电阻标准,近年来随着新材料的发现和新技术的进步,量子化霍尔电阻标准也正在发生新的进展。全面介绍了量子化霍尔电阻标准的发展过程,描述量子霍尔效应的发现及其理论和普适性,阐述基于砷化镓和基于石... 量子霍尔效应为电学计量提供了最高电阻标准,近年来随着新材料的发现和新技术的进步,量子化霍尔电阻标准也正在发生新的进展。全面介绍了量子化霍尔电阻标准的发展过程,描述量子霍尔效应的发现及其理论和普适性,阐述基于砷化镓和基于石墨烯的量子电阻器件以及量子电阻阵列的发展过程,分析新型石墨烯量子化霍尔电阻标准的优势及其发展现状,总结直流电流比较仪电桥、低温电流比较仪电桥和常温低频电流比较仪电桥等3种电阻传递装置原理和优缺点,并展望量子化霍尔电阻标准的发展方向。 展开更多

关键词 量子霍尔效应 电阻标准 石墨烯 电阻电桥

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光致规范场下的冷原子及自旋量子霍尔效应 被引量：1

3

作者 张新定 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期187-192,共6页

讨论了冷原子与激光场的互作用系统，对于碱金属原子例如^6Li与激光场互作用系统，通过恰当的光场参数配置，构造出具二重兼并的能量本征态，可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态，类似于自旋二分量体系。进一步研究发现，不... 讨论了冷原子与激光场的互作用系统，对于碱金属原子例如^6Li与激光场互作用系统，通过恰当的光场参数配置，构造出具二重兼并的能量本征态，可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态，类似于自旋二分量体系。进一步研究发现，不同自旋态将感受到自旋相关的光致规范场。当原子在设定的空间分布激光场中运动时，其所感受到的有效自旋相关规范场将导致自旋霍尔效应，并产生可观测的自旋霍尔流。 展开更多

关键词 量子光学 量子自旋霍尔效应 规范场 冷原子

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自旋1/2量子受激转子中Planck常数调节的整数量子霍尔效应转变的有限尺寸标度分析

4

作者 张嘉龙 张龙 张富春 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第4期561-566,共6页

量子受激转子(quantum kicked rotor,QKR)是量子混沌研究中的重要模型之一。在自旋1/2的QKR中,调节等效Planck常数可以在动力学局域化相之间实现一系列相变,其形式与整数量子霍尔效应及其平台相变相似。研究这一相变的有限尺寸标度理论... 量子受激转子(quantum kicked rotor,QKR)是量子混沌研究中的重要模型之一。在自旋1/2的QKR中,调节等效Planck常数可以在动力学局域化相之间实现一系列相变,其形式与整数量子霍尔效应及其平台相变相似。研究这一相变的有限尺寸标度理论,并将其应用于自旋1/2的QKR模型。估计出相变的临界指数为ν=2.62(9),符合整数量子霍尔效应平台转变的普适类。 展开更多

关键词 量子受激转子 整数量子霍尔效应 临界现象 有限尺寸标度

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量子化霍尔电阻标准研究综述

5

作者 宋宏天 肖勇 +4 位作者 刘小虎 王保帅 胡珊珊 赵伟 李世松 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期2-12,共11页

量子化霍尔电阻标准将电阻单位量值直接溯源至基本物理常数,从根本上解决了经典实物电阻标准易受环境因素(如温度、海拔、电磁等)影响而发生量值漂移的难题,为电阻计量能力的全面提升做出了重大贡献。文中综述了基于砷化镓、石墨烯、量... 量子化霍尔电阻标准将电阻单位量值直接溯源至基本物理常数,从根本上解决了经典实物电阻标准易受环境因素(如温度、海拔、电磁等)影响而发生量值漂移的难题,为电阻计量能力的全面提升做出了重大贡献。文中综述了基于砷化镓、石墨烯、量子化反常霍尔效应的量子化霍尔电阻标准,以及十进制量子化霍尔电阻标准的研究现状,阐述了量子化霍尔电阻标准研究面临的瓶颈难题。经文献调研发现,基于砷化镓量子化霍尔电阻标准已被列为多个国家的电阻基准,发展基于新型材料或物理效应(如石墨烯材料、量子化反常霍尔效应)的轻量级量子化霍尔电阻标准技术成为该领域的前沿研究热点。通过对已有研究成果的调研和思考,文章展望了量子化霍尔电阻标准技术的未来发展方向,旨在为深入开展量子化霍尔电阻标准研究提供有益的借鉴和参考。 展开更多

关键词 量子化霍尔电阻标准 石墨烯 量子化反常霍尔效应 十进制量子化霍尔电阻标准 基本物理常数

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磁性拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应 被引量：4

6

作者 翁红明 戴希 方忠 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-9,共9页

量子反常霍尔绝缘体,有时也被称为陈数绝缘体,是不同于普通绝缘体和拓扑绝缘体的一类新的二维绝缘体,该体系具有可被实验观测的特殊物理性质—量子反常霍尔效应。该体系的物态不能用朗道对称性破缺理论来描写,而要用到拓扑物态的概念。... 量子反常霍尔绝缘体,有时也被称为陈数绝缘体,是不同于普通绝缘体和拓扑绝缘体的一类新的二维绝缘体,该体系具有可被实验观测的特殊物理性质—量子反常霍尔效应。该体系的物态不能用朗道对称性破缺理论来描写,而要用到拓扑物态的概念。它的发现也经历了从反常霍尔效应的内秉物性阐释,到量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的发现,再到磁性拓扑绝缘体的理论预测与实现,并最终成功实验观测的漫长过程。由于量子反常霍尔效应的实现不需要外加磁场,而此时样品的边缘态可以被看成一根无能耗的理想导线,因此人们对于其将来可能的应用充满了期待。本文将从理论的角度简单综述该领域的发展历程、基本概念、以及相关的材料系统。 展开更多

关键词 拓扑绝缘体 量子反常霍尔效应 贝里相位 拓扑不变量

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自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应 被引量：6

7

作者 盛利 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期10-27,共18页

一般认为,量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是,因为在实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免,这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时... 一般认为,量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是,因为在实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免,这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时间反演对称性保护的量子自旋霍尔效应方向上的系列研究进展。我们将证明量子自旋霍尔体系的非平庸拓扑性质在时间反演对称性被破坏后仍然可以完好存在,并通过一个规范讨论,将边缘态一般性质和体能带的非平庸拓扑性质联系起来。进一步,将探讨通过人工消除边缘态时间反演对称性而实现稳定的量子自旋霍尔效应的方案。此外,我们还将介绍自旋陈数理论,自旋陈数是在没有时间反演对称性存在时,表征量子自旋霍尔体系所处不同拓扑相的有效工具。 展开更多

关键词 量子自旋霍尔效应 拓扑绝缘体 自旋陈数 边缘态 时间反演对称性

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十进制量子电阻阵列研究综述

8

作者 孟静 白静芬 +2 位作者 李宗嵘 段晓萌 耿爱玲 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期35-43,共9页

文章综述了十进制量子电阻阵列的制造难点和在电学计量标准化中的应用及前景。通过分析量子霍尔效应的核心原理,探讨了砷化镓(gallium arsenide,GaAs)与石墨烯两种材料在量子电阻阵列中的优势与差异。文章总结了实现十进制量化的关键技... 文章综述了十进制量子电阻阵列的制造难点和在电学计量标准化中的应用及前景。通过分析量子霍尔效应的核心原理,探讨了砷化镓(gallium arsenide,GaAs)与石墨烯两种材料在量子电阻阵列中的优势与差异。文章总结了实现十进制量化的关键技术,包括量子霍尔条的制备、载流子密度调控、超导互连与电路误差优化等。此外,文章还强调了量子电阻阵列在国际计量体系中的重要作用,尤其在欧姆与安培重新定义中的贡献,并展望了量子电阻设备的便携化与智能化发展趋势,不仅能够推动电学测量技术的进步,也能够为各类高精度测量应用提供了重要的技术支撑。 展开更多

关键词 十进制量子电阻阵列 量子霍尔效应 砷化镓 石墨烯 电学计量标准化

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中国科学家薛其坤首次在实验上发现量子反常霍尔效应

9

《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期528-528,共1页

3月15日凌晨，由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中科院物理所和斯坦福大学的研究人员联合组成的团队，历时4年完成的研究报告——量子反常霍尔效应——在《科学》杂志上发表。这项被3名匿名评审人给予高度评价的成果，是在美国物... 3月15日凌晨，由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中科院物理所和斯坦福大学的研究人员联合组成的团队，历时4年完成的研究报告——量子反常霍尔效应——在《科学》杂志上发表。这项被3名匿名评审人给予高度评价的成果，是在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应133年后，首次实现的反常霍尔效应的量子化，也因此被视作“世界基础研究领域的一项重要科学发现”。被视作“有可能是量子霍尔效应家族最后一个重要成员”的被中国科学家首次在实验上独立观测到。 展开更多

关键词 反常霍尔效应 中国科学家 量子化 实验 《科学》杂志 量子霍尔效应 清华大学 物理学家

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石墨烯中量子反常霍尔效应研究进展 被引量：3

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作者 乔振华 任亚飞 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2014年第6期551-560,共10页

量子反常霍尔效应是一种存在于二维电子气中,具有无带隙的手性边缘态但体态绝缘的物理现象.不同于强磁场下量子化朗道能级引起的量子霍尔效应,量子反常霍尔效应可通过引入自旋轨道耦合相互作用以及交换场来实现.作者回顾了量子反常霍尔... 量子反常霍尔效应是一种存在于二维电子气中,具有无带隙的手性边缘态但体态绝缘的物理现象.不同于强磁场下量子化朗道能级引起的量子霍尔效应,量子反常霍尔效应可通过引入自旋轨道耦合相互作用以及交换场来实现.作者回顾了量子反常霍尔效应的研究进展,评述了石墨烯中的量子反常霍尔效应.通过理论模型预言在石墨烯体系中引入交换场破坏时间反演对称性,通过考虑Rashba自旋-轨道耦合,可在狄拉克点打开一个拓扑非平庸的量子反常霍尔效应体能隙,进一步分析解释其物理根源.讨论了几种实验原型,尝试通过外部操控在石墨烯中实现量子反常霍尔效应. 展开更多

关键词 凝聚态物理 石墨烯 量子反常霍尔效应 Rashba自旋-轨道耦合 交换场 拓扑量子态

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磁性拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应 被引量：2

11

作者 冯硝 何珂 薛其坤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-11,共11页

量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七... 量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七年间,经过大家的努力,其观测温度从最初的30 mK已经提高到2 K左右,进一步提高量子反常霍尔效应的观测温度是目前该领域主要的研究方向之一,是许多拓扑量子效应走向应用的关键因素.本文主要总结了量子反常霍尔效应研究的实验进展,特别在提高其观测温度方面的研究进展.文章包括四个部分:前两个部分分别介绍磁性掺杂和磁性近邻拓扑绝缘体体系中量子反常霍尔效应研究,第三部分介绍最新发现的内禀磁性拓扑绝缘体体系,最后一部分对设计和构造高温量子反常霍尔效应系统的原理和路线图给出一些建议和展望. 展开更多

关键词 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 铁磁绝缘体 反铁磁绝缘体 分子束外延

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石墨烯在量子霍尔电阻中的应用 被引量：2

12

作者 宋海龙 孙毅 +3 位作者 于珉 王英爽 门伯龙 黄晓钉 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期712-718,共7页

基于砷化镓的量子霍尔电阻自然基准需要在约1.5 K的温度条件下运行,存在成本高和操作复杂等诸多问题。随着石墨烯材料独特电性能的发现,因其可以在约4.2 K的温度复现量子霍尔效应而成为制作量子霍尔电阻的理想材料。各国专家围绕石墨烯... 基于砷化镓的量子霍尔电阻自然基准需要在约1.5 K的温度条件下运行,存在成本高和操作复杂等诸多问题。随着石墨烯材料独特电性能的发现,因其可以在约4.2 K的温度复现量子霍尔效应而成为制作量子霍尔电阻的理想材料。各国专家围绕石墨烯在电学计量领域的应用开展了大量的工作,取得了可喜的进展。对当前石墨烯在量子霍尔电阻中应用的进展和存在的问题进行了总结,并对未来的发展进行了展望。 展开更多

关键词 计量学 石墨烯 量子霍尔效应 量子霍尔电阻基准

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冷原子中的光致量子自旋Hall效应 被引量：1

13

作者 张新定 高宗壬 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第4期59-62,共4页

讨论在冷原子体系中利用光致规范场模拟量子自旋霍尔效应.通过对6Li这样的多能级原子施加适当的激光脉冲,构造出具二重兼并的能量暗态(能量为零的本征态).类似于自旋二分量体系,可以分别定义2个暗态为自旋向上及自旋向下态.当原子在空... 讨论在冷原子体系中利用光致规范场模拟量子自旋霍尔效应.通过对6Li这样的多能级原子施加适当的激光脉冲,构造出具二重兼并的能量暗态(能量为零的本征态).类似于自旋二分量体系,可以分别定义2个暗态为自旋向上及自旋向下态.当原子在空间分布的激光场中运动时,其所感受到的有效自旋相关规范场将导致可观测的自旋霍尔电流. 展开更多

关键词 冷原子 规范场 量子自旋霍尔效应

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薄壁量子化方法进展

14

作者 王永龙 杜龙 《物理学进展》 北大核心 2024年第1期9-18,共10页

微纳加工技术的快速发展实现了具有非平庸几何结构的低维材料与结构的制备,使得受几何性质影响的有效动力学问题受到关注。作为研究低维弯曲系统中量子力学的有效方法,薄壁量子化方法,它给出的几何势和几何动量也得到实验的证实。本文... 微纳加工技术的快速发展实现了具有非平庸几何结构的低维材料与结构的制备,使得受几何性质影响的有效动力学问题受到关注。作为研究低维弯曲系统中量子力学的有效方法,薄壁量子化方法,它给出的几何势和几何动量也得到实验的证实。本文将回顾薄壁量子化方法,简述其基本计算框架,明确给出几何量子效应是来自于微分同胚变换和局域标架间的旋转变换。这对于理解引力规范场,演生规范场很有帮助,对理解人工规范场所隐含的几何结构也很有帮助。在特定的量子体系中,几何量子效应可表现为共振隧穿、量子阻塞、量子霍尔效应、量子霍尔黏性、量子自旋霍尔效应和单极磁场等,这些结果从不同角度展示了几何与新奇的物理现象之间的联系。 展开更多

关键词 几何势 几何动量 几何规范势 薄壁量子化方法 量子霍尔效应

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交流量子电阻传递电桥的研制 被引量：3

15

作者 黄晓钉 王忠伟 +3 位作者 蔡建臻 佟亚珍 王宁 虞娇兰 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第11期138-144,共7页

国际单位制变革后,阻抗参数需溯源至量子化霍尔电阻,其中将交流量子电阻传递到被测交流标准电阻是主要难点之一,需要研制10^(–8)量级的阻抗电桥,而常规精密阻抗电桥的准确度在10^(–4)至10^(–5)量级,仅有四端对同轴阻抗电桥在理论上... 国际单位制变革后,阻抗参数需溯源至量子化霍尔电阻,其中将交流量子电阻传递到被测交流标准电阻是主要难点之一,需要研制10^(–8)量级的阻抗电桥,而常规精密阻抗电桥的准确度在10^(–4)至10^(–5)量级,仅有四端对同轴阻抗电桥在理论上能实现10^(–8)量级的准确度,但结构十分复杂,需要多次平衡,其过程存在相互影响,使平衡收敛十分缓慢,测量效率很低,同时存在频点单一的问题。针对以上不足,提出微差补偿网络隔离供电和可调虚部补偿输入比例的措施,大幅提高电桥收敛速度,并实现用于交流量子电阻传递的多频点四端对同轴阻抗电桥。同时给出四端对同轴阻抗电桥的校验方法和整体验证的标准器,验证结果表明:研制的交流量子电阻传递电桥10∶1的测量不确定度达到10^(–8)量级。 展开更多

关键词 计量学 交流量子化霍尔效应 四端对同轴阻抗电桥 交直流差可计算电阻 快速收敛

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石墨烯的电子结构及其应用进展 被引量：18

16

作者 梁彤祥 刘娟 王晨 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期89-96,共8页

本文分析了石墨烯的晶体结构、电子结构以及其独特的量子霍尔效应,评价了石墨烯的制备方法,分析了石墨稀应用研究进展。阐述了目前石墨稀材料研究的主要问题,并预测了其发展趋势。

关键词 石墨烯 炭素材料 量子霍尔效应

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磁场引发石墨烯从金属态到绝缘态的相变 被引量：1

17

作者 罗运文 李秀燕 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期143-146,共4页

基于哈伯德模型,用微扰法计算磁场中石墨烯从金属态到绝缘态相变的临界值.研究发现,加入强磁场后,由于发生了量子霍尔效应,石墨烯的电子态和空穴态在零能级发生简并,因此零能级只能容纳1个电子,另一电子只能占据更高的朗道能级,这相当... 基于哈伯德模型,用微扰法计算磁场中石墨烯从金属态到绝缘态相变的临界值.研究发现,加入强磁场后,由于发生了量子霍尔效应,石墨烯的电子态和空穴态在零能级发生简并,因此零能级只能容纳1个电子,另一电子只能占据更高的朗道能级,这相当于增加了电子之间的相互作用能.磁场增大了电子之间的相互作用能,引起石墨烯从金属态向绝缘态的相变. 展开更多

关键词 凝聚态物理学 石墨烯 哈伯德模型 量子霍尔效应 微扰法 金属-绝缘态相变

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交流电阻标准研究进展 被引量：8

18

作者 黄璐 张钟华 赵伟 《电测与仪表》 北大核心 2004年第6期1-4,27,共5页

基于直流量子化霍尔效应建立的高水平直流电阻标准,促使人们积极研究交流量子化霍尔效应,以期建立更高准确度交流电阻标准的技术方案。但国外在这方面的探索遇到了一些困难。鉴于此,本文作者提出了有别于国外方案的新的技术路线。

关键词 交流电阻标准 研究进展 交流量子化霍尔效应 可计算交直流转换差电阻 低温电流比较仪

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磷烯低能有效哈密顿的Berry相位计算研究

19

作者 王洋 富笑男 +2 位作者 秦志杰 乔崇 贾瑜 《郑州大学学报（理学版）》 CAS 北大核心 2016年第2期71-73,78,共4页

基于紧束缚近似方法计算磷烯低能有效哈密顿的Berry相位,并与石墨烯的Berry相位进行了对比.研究了外加磁场对磷烯Berry相位的影响,发现可以通过外加磁场调节磷烯的Berry相位,将其数值调节到π的整数倍,因此磷烯也可以通过外加磁场实现... 基于紧束缚近似方法计算磷烯低能有效哈密顿的Berry相位,并与石墨烯的Berry相位进行了对比.研究了外加磁场对磷烯Berry相位的影响,发现可以通过外加磁场调节磷烯的Berry相位,将其数值调节到π的整数倍,因此磷烯也可以通过外加磁场实现整数量子霍尔效应. 展开更多

关键词 贝里相位 磷烯 量子霍尔效应

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拓扑光子晶体与超构光子学(特邀) 被引量：4

20

作者 张硕实 何辛涛 +1 位作者 陈晓东 董建文(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期80-95,共16页

拓扑光子学逐步成为重要的物理光学原理和方法,其光场调控的新颖方式引起了人们极大的兴趣。近年来人们借助拓扑光子学理论,采用光子晶体、超构表面等一类人工亚波长光学超结构,提出并实现了微波波段或光波段的宽带单向传输、抗散射传... 拓扑光子学逐步成为重要的物理光学原理和方法,其光场调控的新颖方式引起了人们极大的兴趣。近年来人们借助拓扑光子学理论,采用光子晶体、超构表面等一类人工亚波长光学超结构,提出并实现了微波波段或光波段的宽带单向传输、抗散射传输等新奇光学现象。根据拓扑光子学的发展历程,简要回顾了基于类量子霍尔、类量子自旋霍尔、类量子能谷霍尔等类量子效应光子晶体的拓扑物理特性和设计方法。进一步,分析了拓扑光子晶体在微纳集成光子与光量子器件方面的潜在应用。未来,随着人们对超结构的物理原理、光电设计、制备工艺、封装测试等研究的不断深入,超构光子学将成为新一代信息技术领域的重要组成部分,并有望在硅光电子学、集成电路、微光学技术、显微成像、光量子计算、量子精密测量等基础与应用领域,产生积极深远的影响。 展开更多

关键词 光子晶体 拓扑绝缘体 超结构 量子霍尔效应 自旋霍尔效应

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