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固体物理学中的贝里曲率
1
作者 袁喆 周仕明 《大学物理》 2024年第5期1-5,18,共6页
固体中周期性势场和布洛赫定理赋予贝里曲率新的内涵,对于布里渊区k点处第n个能带,其布洛赫函数的调幅因子为u_(nk)(r),则相应贝里曲率Ω_(nk)=▽×A_(nk),其中贝里联络A_(nk)=〈u_(nk)|i▽_(k)|u_(nk)〉.如果晶体同时存在中心反演... 固体中周期性势场和布洛赫定理赋予贝里曲率新的内涵,对于布里渊区k点处第n个能带,其布洛赫函数的调幅因子为u_(nk)(r),则相应贝里曲率Ω_(nk)=▽×A_(nk),其中贝里联络A_(nk)=〈u_(nk)|i▽_(k)|u_(nk)〉.如果晶体同时存在中心反演和时间反演对称性,贝里曲率在倒空间处处为零.若上述对称性被打破,或者存在自旋轨道耦合,或者存在能带交叉,则存在非零的贝里曲率.贝里曲率的存在使布洛赫电子产生与外电场垂直方向的反常速度,由此产生本征反常霍尔效应和自旋霍尔效应以及非线性霍尔效应.本文有助于加深对布洛赫波函数以及玻尔兹曼输运方程的理解. 展开更多
关键词 贝里相位 贝里曲率 布洛赫波函数 反常速度
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外尔轨道及三维量子霍尔效应研究进展
2
作者 张成 《中国基础科学》 2023年第3期29-35,共7页
由于体边对应关系,拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下,处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合,形成穿越三维空间的外尔轨道,可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道... 由于体边对应关系,拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下,处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合,形成穿越三维空间的外尔轨道,可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道和三维量子霍尔效应的物理机制、实验验证和潜在应用等方面的研究进展。根据理论预测的外尔轨道模型,在实验上通过变角度探测费米面维度、厚度调控回旋相位和双栅极构型验证表面态耦合等方式研究外尔轨道的输运特性。拓扑边界态与量子霍尔效应的结合在拓扑电子材料研究领域开辟了一个全新的前沿阵地,为量子霍尔效应在三维体系中的发展奠定了重要基础。 展开更多
关键词 拓扑半金属 费米弧 量子输运 三维量子霍尔效应 外尔轨道
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二维及拓扑自旋物理
3
作者 袁喆 于国强 +6 位作者 韩伟 王守国 王开友 吴义政 夏钶 姜向伟 倪培根 《中国科学基金》 CSCD 北大核心 2023年第5期818-830,共13页
第309期双清论坛“二维及拓扑自旋物理”总结了我国二维磁性和实空间拓扑自旋物态的相关研究进展,分析了进一步发展所面临的机遇与挑战,梳理了寻找高磁有序温度的新材料体系、拓扑及手性自旋物理、新颖拓扑磁结构的发现与表征技术等一... 第309期双清论坛“二维及拓扑自旋物理”总结了我国二维磁性和实空间拓扑自旋物态的相关研究进展,分析了进一步发展所面临的机遇与挑战,梳理了寻找高磁有序温度的新材料体系、拓扑及手性自旋物理、新颖拓扑磁结构的发现与表征技术等一系列未来主要研究方向,并探讨了科学基金资助模式与策略。论坛凝练出了二维及拓扑自旋物理研究领域未来5~10年的重大关键科学问题,主要包括:(1)二维磁性材料及其异质结构的物性研究;(2)拓扑磁学与自旋物理研究;(3)高分辨拓扑磁结构表征与多场调控研究;(4)低维自旋材料、物理与器件原理研究等。论坛基于二维及拓扑自旋物理研究领域的现状分析和未来展望,提出了进一步发展的建议。 展开更多
关键词 二维磁性 拓扑磁性 自旋电子学 拓扑磁结构表征
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广义Brewster效应的实现及其应用进展
4
作者 岳舒啸 张喆 +1 位作者 关放 资剑 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期141-151,共11页
Brewster效应作为一种经典物理现象描述了平面偏振电磁波在电介质表面上的零反射行为。随着超材料和超表面的迅速发展,Brewster效应得到了许多扩展研究。人们借助超材料和超表面实现了任意频率、偏振和入射角的平面电磁波的零反射现象,... Brewster效应作为一种经典物理现象描述了平面偏振电磁波在电介质表面上的零反射行为。随着超材料和超表面的迅速发展,Brewster效应得到了许多扩展研究。人们借助超材料和超表面实现了任意频率、偏振和入射角的平面电磁波的零反射现象,这被称为广义Brewster效应。本文综述了广义Brewster效应的物理实现及其应用研究,首先回顾了实现广义Brewster效应的各种物理体系和物理机制,指出了一些传统分析方法的局限性。为此,创新性地讨论了广义Kerker效应的一种简单而普适的设计原则,即通过人工结构构建多极矩的干涉相消。随后,回顾了在该原则指导下设计的各种超表面,进一步讨论了其在5G毫米波通信电磁窗口和相控阵天线宽角扫描的应用。最后指出了这一领域目前存在的问题并展望了未来的发展方向。 展开更多
关键词 广义Brewster效应 广义Kerker效应 频率选择表面 宽角高透射 宽角扫描相控阵
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稀土元素三角格子体系中的阻挫磁性与量子涨落 被引量：1
5
作者 秦亚媛 沈瑶 +1 位作者 陈钢 赵俊 《物理》 CAS 北大核心 2021年第7期454-462,共9页
稀土元素三角格子阻挫体系在近几年受到了广泛的关注,稀土元素中存在较强的自旋轨道耦合作用,容易形成各向异性的磁相互作用,结合复杂的晶体场结构,可以产生很多新奇的物理性质,实现包括量子自旋液体、内禀量子伊辛磁体和隐藏序在内的... 稀土元素三角格子阻挫体系在近几年受到了广泛的关注,稀土元素中存在较强的自旋轨道耦合作用,容易形成各向异性的磁相互作用,结合复杂的晶体场结构,可以产生很多新奇的物理性质,实现包括量子自旋液体、内禀量子伊辛磁体和隐藏序在内的一系列新奇量子态。文章以最近的中子散射研究为例,介绍稀土元素三角格子体系中的新奇磁关联与量子涨落现象。 展开更多
关键词 量子磁体 磁性阻挫 自旋液体 横场伊辛模型 中子散射 隐藏序
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复杂氧化物中电子相分离的量子调控
6
作者 王文彬 朱银燕 +1 位作者 殷立峰 沈健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期111-124,共14页
复杂氧化物可以呈现出高温超导、庞磁阻以及多铁效应等诸多新奇的物理现象.这类材料中的电荷/自旋/轨道和晶格自由度之间的强耦合相互作用,可以导致多种相互竞争且能量非常接近的电子态的空间共存,这就是电子相分离现象.如果可以将材料... 复杂氧化物可以呈现出高温超导、庞磁阻以及多铁效应等诸多新奇的物理现象.这类材料中的电荷/自旋/轨道和晶格自由度之间的强耦合相互作用,可以导致多种相互竞争且能量非常接近的电子态的空间共存,这就是电子相分离现象.如果可以将材料的空间尺寸缩小到电子相分离的特征长度,其物理性质甚至电子关联作用本身都会发生根本的变化,从而有可能实现复杂氧化物中的量子调控.本文综述了我们课题组在过去几年中针对复杂氧化物中电子相分离的量子调控取得的进展,内容包括:发现了锰氧化物边缘电子态,通过氧化物微纳加工技术,实现了量子态空间分布的调控,提高了庞磁阻锰氧化物的临界温度;研究了当材料空间尺度小于其电子相分离特征尺度时电子相分离的表现,确定了在电子相分离消失以后体系的磁结构;通过超晶格生长技术调控了材料中的掺杂有序度,对锰氧化物中大尺度的电子相分离的物理机理从实验上给出了解释. 展开更多
关键词 复杂氧化物 电子相分离 量子调控 自旋电子器件
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