半导体的奇异性能

量子霍尔效应是半导体物质在某些情况下呈现出的一种显著特性。英美物理学家对量子霍尔效应又有新的发现。他们的成果向有关这一效应的现有理论提出了新的挑战,说明人们对这一问题的了解还很不够。Kaus von Klitzing因1980年关于量子霍尔效应的发现1985年获得诺贝尔奖金。他研究限制于半导体材料薄层中的电子在温度很低的情况下和在与含电子层成直角的强磁场中的情况。他发现所谓的霍尔电阻是量化的,它不是平滑地变化,而是取由h/ne~2给出的离散值。这里h是普朗克常数,e是     

永不停息的“霍尔接力赛”

<正>如果把人类的一切活动比作一场体育盛会,那人类的科研活动就是这场体育盛会中的"接力赛"。与体育赛事中具有普通意义的"接力赛"不同的是,人类科学研究活动这场"接力赛"只有起点,没有终点,"接力赛"中的"运动健儿"也将永不停息,"运动精神"代代相传。同样,"霍尔接力赛"也将永不停息。霍尔不信奉权威麦克斯韦关于电磁现象的论断,经过艰苦的探索和实验,提出了著名的"霍尔效应"。接着,整数量子霍尔效应被发现了,分数量子霍尔效应也被发现     

拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

自然信息

英国和美国的物理学家发现了“量子霍尔效应”(这是半导体复合物在一定条件下具有的一种异常特性)的一些新证据.他们的实验结果对解释该效应的一些现存理论提出了新的挑战,并且表明还有很多问题尚待研究澄清.     

触及诺贝尔奖

<正>在令人着迷且肉眼看不到的量子世界,粒子有自己独特的一套"生活方式",它们的行为难以用经典力学去解释,量子力学应运而生。从20世纪80年代开始,有关量子霍尔效应的研究已先后两次斩获诺贝尔奖,可这一家族中的"量子反常霍尔效应"却一直与全世界物理学家捉着迷藏,不肯露出庐山真面目。今年3月,这一世界性的难题终于在我国科学家的手中攻克,证实了人们期待已久的"量子反常霍尔效应"的存在。这是量子霍尔家族的最后一位成员,它和此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应组成了量子霍     

围绕霍尔效应的那些概念

<正>霍尔效应:此为电磁效应的一种,是美国物理学家霍尔于1879年发现的。在一个通有电流的导体中,如果施加一个垂直于电流方向的磁场,由于洛伦兹力的作用,电子的运动轨迹将产生偏转,从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压,这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。产生的横向电压被称为霍尔电压,霍尔电压与施加的电流之比则被称为霍尔电阻。由于洛伦兹力的大小与磁场成正比,所以霍尔电阻也与磁场成线性变化关系。与量子霍尔效应相关的发现之所以屡获学术大奖,是因为霍尔效应的功能在许多技术设计中都十分重要。人们日常生活中常用的很多电子器件的设计原理都来自霍尔效应,仅汽车     

微纳光子学走入量子模拟

<正>量子霍尔效应和拓扑绝缘体的发现,使拓扑学成为凝聚态物理的研究热点与前沿.近年来,拓扑学的概念被引入至光学研究,发展出了拓扑光子学.例如在二维光子晶体结构中用光子的边界态实现了光的单向传输,其光学二极管效应使光处理芯片的研发又向前迈进了一步.那么,在一维体系中是否有对应的拓扑学光子结构又有何种新颖特性呢?聚乙炔链中发现的SSH模型,就是一类典型的一维拓扑结构.其中由于C–C单双键交替顺序不同形成     

1985年诺贝尔奖金获得者简介

物理奖该项奖金授予西德慕尼黑普朗克研究所的固体物理学家克里钦(Klaus von Klitzing),以表彰他在“量子霍尔效应”研究中所取得的巨大成就。克里钦的成就将普朗克的量子论工作带入“微片”的年代。早在5年前他在符茨堡大学时就开始了二维电子气体的研究工作。产生二维电子气体要求一种金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。他特别对测量MOSFET中二维电子层的霍尔效应感兴趣。他发现,霍尔电阻只能取少量的值,每一值与电阻的表观基本值有关。他还意外地发现,电阻值完全与随实验条件而变化的量值无关。霍尔电阻     

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.     

低维磁性拓扑绝缘体与拓扑半金属

磁性与拓扑性之间复杂的相互作用引起了越来越多的关注.磁性拓扑材料展示了多种新奇的物理效应,有望应用于未来低功耗高速自旋电子学器件.本文从量子霍尔效应出发,回顾了磁性拓扑材料,包括陈绝缘体、反铁磁拓扑绝缘体、磁性外尔半金属及其他磁性拓扑态等在理论与实验上的进展,并详细介绍了我们课题组最近几年在磁性拓扑材料方面的理论工作.这些工作不仅增进了对磁性拓扑态分类的理解,也提供了实验上可能实现的材料体系.     

人工结构赝磁场的研究进展

作为人工规范场,赝磁场可像真实磁场一样调控电子动力学,受到了广泛的关注.对于不与磁场响应或者与磁场弱响应的经典波系统,赝磁场提供了一种调控波场的新机制,带来了许多与真实磁场可类比的物理性质,如朗道能级、类量子霍尔效应等.特别地,声学、光学等人工结构材料具有结构可调、易于制备和表征等优良特性,为赝磁场的研究提供了优秀的平台.本文将介绍人工结构赝磁场的研究进展,重点关注赝磁场的构建以及相关的物理性质.     

量子反常霍尔效应研究进展

量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应相关机理的深入研究、基于量子反常霍尔绝缘体的各种异质结构的制备及性质研究,以及可能具有更高工作温度的量子反常霍尔效应材料体系的探索等.这些研究进展对量子反常霍尔效应的未来发展方向和凝聚态物理的发展具有重要的启示作用.     

拓扑量子材料的研究进展

拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究,提出了一种基于拓扑序的研究范式,并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合,成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质,这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护,对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件,乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言,拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入,并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。     

科学——青年人的事业

很多人认为,科学上的发明、发现都是那些知识渊博、经验丰富、年高德劭的老科学家的事情。其实,科学史表明并非如此,有许多重大科学发现是青年人干出来的。伽利略(1564—1642)他在物理学中的第一个发现是在     

中子星内部的超流涡旋运动

自1967年发现射电脉冲星以来,迄今已发现了三百多颗脉冲星.它们都发射短暂而规律的射电脉冲,脉冲周期短而稳定.不久,人们就认识到,它们是一种高速自转的中子星,其发射脉冲的周期正好等于它的自转周期。脉冲周期的稳定性反映了中子星自转周期的稳定性.至于观测上发现脉冲星的这种周期都在     

法厄同行星毁灭之谜

我们都知道,目前太阳系共发现九大行星。不过早在17世纪初,发现行星三大定律的德国天文学家开普勒曾注意到一个问题,那就是太阳系中的金星、水星、地球和火星之间的距离都不太远,但比较而言,从火星到木星之间好像空出了一大块,显得有些不太协调。于是,他     

东北商代青铜器的研究

东北地区到目前已发现商代青铜器100多件,大部分来自窖藏,都出土于东西辽河以南,渤海、黄海以北的广大地区。在渤海、黄海以北所出全部是兵刃器;而青铜容器(礼器)则全部出在大凌河、老哈河和西拉木伦流域。商代前期的青铜容器都在南部发现;商代后期的青铜器则以出在老哈河和西拉木伦流域的时代较     

DNA双螺旋结构的发现

上世纪最重要的3个大的发现,就是相对论、量子力学和DNA双螺旋结构,这是20世纪自然科学最伟大的发现,都是在物质条件不是太好的情况下产生的。 今年是DNA双螺旋结构发现50周年,这个是20世纪生物学最重要的发现,这个发现阐明了生物遗传基因密码的构成,开辟了分子生物学的新学科领域,为人类从分     

如何验收新房

在拿到房子钥匙之后,很多人都不知道如何验收,也有一些人认为质检站都已经验收了,业主再验收有多此一举之嫌。其实,在很多情况下,验不验收,房子都已经是你的了,只是在签字前发现问题,会比较方便追究开发商的责任。     

如何验收新房

在拿到房子钥匙之后,很多人都不知道如何验收,也有一些人认为质检站都已经验收了,业主再验收有多此一举之嫌。其实,在很多情况下,验不验收,房子都已经是你的了,只是在签字前发现问题,会比较方便追究开发商的责任。