纳米InP镶嵌复合薄膜的制备和光学性质

用射频磁控共溅方法制备了ＩｎＰ－ＳｉＯ２纳米颗粒镶嵌复合薄膜，分析了它的结构和形成规律Ｘ射线衍射和Ｒａｍａｎ谱结果表明，ＩｎＰ纳米颗粒呈多晶结构，颗粒平均尺寸为３－１０ｎｍ，观察到了ＩｎＰ纳米颗粒Ｒａｍａｎ峰的红移和宽化现象，可用声子限域模型给予解释，光学透射谱表明，该复合膜的光学吸收边在整个可见光范围可调制，用量子限域效应解释了光学吸收带边的显著蓝移现象对于该体系，由有效质量近似模型得到的理论值     

固体中的元激发

固态量子理论的发展表明,采用元激发的概念,对于用一种统一的观点来描述固体的性质很有成效。激光技术的发展,为固体中各类元激发的研究提供了强有力的手段。元激发理论和光散射的实验研究相辅相成,在物质结构和各种微观过程的研究中起着重要的作用,对固态光子学、材料科学、信息科学和能源科学等应用科学的发展也有很大的推动作用。《固体中的元激发》一文,对声子、自旋波量子、等离子振荡量子和极化子等一些元激发概念作了详述。     

低维量子材料的研究进展

许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到，这一类材料是量子效应的载体，被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命，是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应，其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理，并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。     

基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体的拓扑界面传播特性

晶格缺陷(包括旋错和位错等)广泛存在于各种材料,并呈现出优异的物理和力学性能.在经典波动体系,晶格缺陷态首先应用于二维光学系统,实现了晶格缺陷激发的谷极化界面态和束缚态.本文设计了一种三维弹性声子晶体,其单胞在第一布里渊区的K-H方向线性简并.打破单胞的镜像对称性,该三维弹性声子晶体沿第一布里渊区K-H方向的简并线打开而形成完全带隙,激发出谷极化量子霍尔效应.将晶格缺陷态引入具有谷极化量子霍尔效应的三维弹性声子晶体,晶格畸变导致单胞谷极化拓扑相反转而形成界面,实现了弹性波在三维弹性声子晶体的稳健界面传播.基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体拓扑界面态的实现,突破了传统经典波动系统拓扑波导设计的局限性,为三维复杂拓扑波导器件设计提供了良好的技术支撑.     

声子极化激元的电子能量损失谱研究进展

声子极化激元是晶体中的光学支声子与电磁波耦合形成的元激发,具有独特的中远红外介电响应、低损耗等特性,在波导、超透镜、增强的能量感应与传输等方面展现了巨大的应用潜力,因此近年来发展迅速.声子极化激元的主要实验研究手段是扫描近场光学显微镜技术,但由于缺乏合适的光源,目前在远红外波段的研究严重受限.此外,光子与声子之间大的动量失配问题也限制了光学显微镜激发大动量的声子极化激元.本文介绍了近年来扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术在研究声子极化激元方面的主要进展.相比于近场光学方法,电子能量损失谱具有大动量转移、宽频激发与探测、高空间分辨能力、高激发探测效率、多模式激发等优点,并且能在自支撑样品上测量,避免衬底影响.因此,基于此,研究人员取得了一系列重要研究成果,该方法已成为近场光学方法很好的补充.本文简要总结以上研究进展,并对下一步的研究前景进行了展望.     

三元氧化物超导体的超导机理的研究

完整的哈密顿量由电子、声子、电-声子相互作用三项组成,通过正则变换把电子体系转化为极化子体系,再利用爱因斯坦模型或德拜模型处理声子色散关系,获得等效哈密顿量的四子参量为     

极化晶体中激子自陷的条件

极化晶体中激子声子系的哈密顿为在忽略激子发射虚声子时反冲效应中不同波矢的声子之间的相互作用的近似下,     

磁场中离子晶体的外表面极化子

当电子在真空中运动接近晶体表面时,由于与表面光学(SO)声子的耦合,使其能量下降而形成外表面极化子。对这一问题的研究,有助于了解表面低能电子的非弹性散射。近年,不少作者对其进行了研究。     

多孔硅发光膜的研究

Canham在1990年报道了多孔硅光致发光,并提出发光多孔硅具有尺度为几个纳米的量子线阵结构。其后不久,Richter等制作了第一个多孔硅光发射器件。目前,有关多孔硅发光的机理研究,提出了几种设想。多数研究者倾向于多孔硅的量子线阵结构使带隙增宽,导致可见荧光。但是,到目前为止,发光多孔硅的量子线阵结构尚无直接的实验证据。另外一些观点有:多孔硅中的硅氢烷发光;附着在硅表面的某种分子发光,以及多孔硅表面性质     

量子光-声模式混合器原理

模式混合器是光学实验中常见的元件,一个简单的例子是分束器,它实现两个不同的光场模式之间的混合,随着量子光学中量子非破坏性(Quantum non-demolition,简称QND)测量的深入研究,分束器的作用越发重要,同时,不同自由度的运动的耦合也越来越受到重视。本文报道的是一种光-声的量子模式混合器(Optic-Acoustic mode-Combiner;简称OAC),其原理是基于受激Brillouin散射(Stimulated Brillouin scatering,简称SBS)过程中声波模和其相应的散射光模间所建立的量子相干性。这一量子相干性的根源在于:在受激Brillouin散射过程中,强泵浦光场会同时激发出一个散射光子和相应的声子。正是这种非线性过程提供了所需的量子相干性。图1中(a~(in),b~(out))分别是光场和声场的消灭算符,上标in和out表示输入模和输出模。 我们发现OAC与分束器间有许多相似之处。例如,分束器可以通过输入压缩光场实现对另一输入光场的QND     

硅纳米线的反常Raman 光谱现象

对一维硅纳米线测量了用不同波长激光激发遥Ｒａｍａｎ光谱，发现了Ｒａｍａｎ光谱特征随入射光波长改变的“反常”现象，基于量子限制效应通过分析样品的晶体和Ｒａｍａｎ光谱的变化特征认为这一“反常”现象是Ｒａｍａｎ光谱共振选择效应的反映。     

量子点的介电常数

基于量子点中的电子和空穴被限制在一定的空间尺度范围内做准周期的运动,提出量子点的介电常数与量子点的尺度相关,由此同出发,由可能在室温观察到弱缚类量子点的激子峰。通过对在室温测得的ＣｄＳｅ量子点的光荧发光谱的计算分析,证实了上述的观点。     

极性晶体中的表面激子

在极性晶体中,着重考虑晶格振动的表面光学模对局域在表面的激子的作用,我们将表面极化子的哈密顿推广到激子情形,写出表面的二维激子-声子系哈密顿为     

TiO2超微粒的毛细作用排列

超微粒子(UFP)的介观特性突出表现为量子限域的性质,其最基本的原因在于“尺寸效应”和“表面效应”。当粒子尺寸减小到可与电子的de Broglie波长(约12nm)相比拟或比其更小时,UFP成为所谓的量子点。从量子理论的基本原理出发,依据理想的量子点模型进行加工,可构造出新一代的量子电子器件。出于与理论模型设计进行相互验证,以及实际制作新型器件的需要,研究者们希望能将这些量子点进一步形成为一维或二维的量子点规则排列,成为某种超结构。     

光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录

据国家自然科学基金委员会2007年2月8日报道．中科大微尺度物质科学国家实验室的工作人员潘建伟和同事杨涛、陆朝阳等，最近通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。该项研究成果以封面标题的形式发表在最新一期英国胁ture子刊Nature Physics上。审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”，“为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”。     

量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质

我们在硅衬底上制备出了厚度在原子尺度上可控、宏观尺度上均匀的铅薄膜。我们观察到了随着厚度一个原子层一个原子层增加时薄膜超导转变温度的振荡现象。我们证明,这种振荡行为是量子尺寸效应的结果。在这种薄膜中,电子德布罗意波的干涉行为类同于光的法布里-玻罗干涉,会导致量子阱态的形成。量子阱态的形成改变了费米能级附近的电子态密度和电声子耦合强度,从而最后导致了超导转变温度的变化。我们的工作表明:通过精确控制这种厚度敏感的量子尺寸效应,可以调制材料的物理和化学性质。量子尺寸效应导致的金属薄膜材料的奇异超导性质@张…     

多孔硅的热氧化与光致发光

多孔硅的室温可见光发射现象报道迄今已3年有余,Canham和Lehamm分别提出了光发射的量子限制模型,来解释多孔硅的光致发光现象.我们前期工作中发现的多孔硅的荧光峰值能量随HF酸浓度变化的“台阶”行为,有力地支持了量子限制模型.但对于荧光强度的变化和一些与表面后处理有关的实验事实,仅用量子限制模型则不能给出令人满意的回答.关于多孔硅光致发光的机制仍是一个争论的问题.     

多孔硅中硅量子线横截面尺寸的“恒定”与“台阶”行为

硅是间接禁带半导体,禁带宽度为1.11eV不可能在可见光区发光。1990年,Canham发现电化学阳极氧化制备的多孔硅(porous silicon缩写为PS)样品在室温下出现强烈的光致荧光现象。从此PS引起人们的极大兴趣。大量的实验结果表明PS的光致荧光现象是PS层中的量子限制效应的结果。本课题组曾研究了PS样品制备后的氧化处理与光致荧光谱的关系,从一个侧面支持了量子限制效应导致PS光致荧光的机理。PS的电化学形成过程独具特色,因为硅电极并不像其他电极那样在阳极溶解时表面原子逐层剥落,而是在硅表面形成许多直径为微米至纳米级的小孔,小孔的交叠产生了具有抗溶解特性的一根根很细的硅柱。目前有一些PS形成机理的研究报道,但引入量子限制效应观点的不多。 本文研究了PS的光致荧光谱和制备时的电流密度及HF溶液浓度的关系,结合量子限制效应讨论了PS的电化学形成过程。     

自旋-轨道耦合对碳纳米管量子点Kondo效应的影响

中国科学院近代物理研究所房铁峰和左维与兰州大学罗洪刚合作,研究了自旋-轨道耦合作用对Kondo效应的影响.他们发现,自旋-轨道耦合作用可使量子点中单个电子的简并度大大升高,破坏了其SU(4)对称性,使Kondo效应的零场共振峰发生分裂.在外加磁场条件下,     

新型量子位问世

正澳大利亚新南威尔士大学的科学家最新开发出一种新的量子位,其量子叠加态稳定性比此前提高了10倍,有助于开发更可靠的硅基量子计算机。量子计算机的计算速度和计算能力有赖于量子系统对叠加在一起的多个量子进行同时处理的能力,它可以让量子计算机进行高效率的并行计算,并对诸如巨大数据库的搜索等问题具有强大的处理能力。该研