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声子晶体材料:从声石墨烯到声拓扑绝缘体 I 本

来源:未知 作者:澳门威尼斯人6613com 时间:2018-12-26 09:59

  报告人:陈延峰,南京大学固体微结构物理国家重点实验室主任、材料科学与工程系教授

  众所周知,材料的物理性能不仅取决于材料的组分,还决定于材料的显微组织。最近20多年来,基于对结构-性能关系的深入理解,通过有目的的人工设计和先进的微结构制备工程发展新材料的研究,形成了光子晶体/声子晶体和超构材料等人工微结构材料的研究热潮。这些微结构材料具有超越原材料的新颖物性,实现了均匀材料所没有的,异乎寻常的力、热、声、光、电、磁等新功能和新效应。本文报告了我们在表面波声石墨烯、声拓扑绝缘体及玻色子拓扑保护对称性等研究的最新结果:1、在声表面波器件上设计制备了声石墨烯,实验观察到表面波从波动到扩散过程的转变以及声子的振颤效应;2、通过发展声子晶体中拓扑能带的理论,发现了声子能带反转的现象,进而构造了拓扑非平庸的声子晶体,实现了“声拓扑绝缘体”;3、提出了一种基于压电/压磁超晶格构成的时间反演破缺“光拓扑绝缘体”模型,研究了这个系统中光子(玻色子)的拓扑性质,发现其中光子边界态不再像电子系统中那样受时间反演对称性保护,取而代之的是一种人工构造的赝时间反演算符Tp(Tp2 = -1)保护的边界态。上述研究从理论上和实验上证明:在玻色子系统中,同样可以实现与费米子系统类似的,受对称性保护的拓扑非平庸的宏观量子效应。这些效应可望在声学和光学器件中找到应用。

  半导体物理与技术是现代通信和信息处理的基础。半导体量子结构不仅具有重要的应用价值,同时也是探索形形色色量子相的绝佳实验平台,它可以把维度效应(或称纳米结构)、关联效应和能带拓扑性质结合起来,研究由于维度、关联和拓扑效应相互影响导致的新量子效应。在本次报告中,我们将结合我们的工作讨论在近年来在半导体量子结构中呈现出的形形色色的量子效应。1,自旋轨道耦合效应及其诱导的规范场和自旋霍尔效应;2,半导体极性界面中的拓朴相;3,二维材料中应变及光场诱导的规范场及其输运行为;4,半导体量子阱中库仑关联引致的激子绝缘相;5,二维体系中人工格点诱导的界面拓扑模式。

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