
2024-01-18
研究團(tuán)隊(duì)在基于InAs0.92Sb0.08半導(dǎo)體納米線的可調(diào)門(mén)約瑟夫森結(jié)中測(cè)量到多種電荷態(tài)(單電荷、多電荷和Cooper對(duì))來(lái)回隧穿的相干時(shí)間,以及Cooper對(duì)的宏觀相干性到微觀粒子相干性的轉(zhuǎn)變。
相干性和隧穿效應(yīng)在量子現(xiàn)象中扮演著重要角色。在隧穿事件中,粒子在勢(shì)壘中所需的隧穿時(shí)間一直存在著爭(zhēng)議。當(dāng)涉及多粒子過(guò)程時(shí),這個(gè)問(wèn)題將變得更加復(fù)雜。當(dāng)多粒子在勢(shì)壘兩側(cè)來(lái)回隧穿時(shí),其量子相干時(shí)間是值得研究的重要物理問(wèn)題。約瑟夫森結(jié)為研究多粒子的隧穿過(guò)程提供了理想平臺(tái)。當(dāng)施加電壓時(shí),多重安德烈夫反射過(guò)程提供了多粒子相干隧穿的機(jī)制;在超導(dǎo)能隙邊,將發(fā)生單粒子隧穿;在電壓為零時(shí),將發(fā)生Cooper對(duì)的隧穿。利用...
2024-01-10
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)極低溫下的熱力學(xué)測(cè)量、中子衍射實(shí)驗(yàn),結(jié)合量子多體理論計(jì)算,在鈷基三角晶格材料Na2BaCo(PO4)2中發(fā)現(xiàn)了一種新型量子物態(tài),即自旋超固態(tài)(兼具自旋固態(tài)序和自旋超流序)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)證據(jù),并在自旋超固態(tài)相內(nèi)觀測(cè)到了該材料超越傳統(tǒng)順磁鹽的巨大磁卡效應(yīng)。
量子磁體中如果存在自旋阻挫效應(yīng),體系中的自旋交換相互作用將會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致經(jīng)典基態(tài)無(wú)法滿足能量最低的要求。因此,在阻挫量子磁性體系中探索新型量子物態(tài)是凝聚態(tài)物理的一個(gè)重要研究方向。此外,利用新型量子物態(tài)的豐富低能激發(fā)和相應(yīng)的量子臨界物態(tài)調(diào)控,有可能獲得高效的固態(tài)制冷效應(yīng),相關(guān)研究正在逐步發(fā)展成為一個(gè)新興的研究方向,研究成果有望為低溫固態(tài)制冷提供新的思路和解決方案,緩解低溫研究領(lǐng)域面臨的氦氣短缺...
2023-12-21
研究人員在“呼吸型”Kagome結(jié)構(gòu)的范德瓦爾斯材料Nb3Cl8中明確發(fā)現(xiàn)了這類(lèi)Mott絕緣體,可用單帶Hubbard模型完美描述。
在沒(méi)有相互作用或者只存在弱相互作用的體系中,能帶理論能夠很好地描述材料的電子結(jié)構(gòu),并據(jù)此區(qū)分金屬(部分填充)和絕緣體(全空或全滿)。然而,這種理解并不完整,因?yàn)槎囿w相互作用可能導(dǎo)致能帶理論的失效,典型案例即為Mott絕緣體。在能帶理論中,半填充的能帶應(yīng)表現(xiàn)為金屬態(tài)。然而,由于強(qiáng)電子-電子相互作用,實(shí)際上呈現(xiàn)為絕緣態(tài),即Mott絕緣體。從Mott絕緣體出發(fā),可以引發(fā)許多有趣的強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理現(xiàn)象,如高溫超導(dǎo)、量子自...
2023-12-11
研究團(tuán)隊(duì)證明了二階拓?fù)浣^緣體Ta2Pd3Te5的邊緣態(tài)具有高度穩(wěn)定、可延展和易調(diào)控的Luttinger液體行為,使其不僅成為研究和調(diào)控相互作用的新拓?fù)潴w系,也為拓?fù)洳牧显诘蜏仉娮訉W(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供了出口。
從量子霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)至今的四十余年間,拓?fù)潴w系一直是凝聚態(tài)物理研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一,特別是在關(guān)聯(lián)電子體系的拓?fù)湮飸B(tài)方面發(fā)現(xiàn)了十分豐富的物理現(xiàn)象,如分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、拓?fù)淠亟^緣體、強(qiáng)關(guān)聯(lián)陳絕緣體、量子自旋液體、拓?fù)涑瑢?dǎo)等等。然而,目前能夠?qū)ο嗷プ饔脧?qiáng)度進(jìn)行可控調(diào)節(jié)和定量研究的拓?fù)潴w系仍然較少。最近,中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心Q02/HX-Q02課題組的沈潔特聘研究員、呂力研究員、屈凡明...
2023-10-10
研究團(tuán)隊(duì)以UTEM為平臺(tái),基于光誘導(dǎo)近場(chǎng)電子顯微學(xué)(PINEM)的方法對(duì)銀納米線周?chē)谋砻娴入x極化激元(SPP)近場(chǎng)進(jìn)行了觀測(cè)。通過(guò)能量過(guò)濾像和電子能量損失譜,觀察到了多模式的表面等離激元共振和二次諧波的產(chǎn)生,并展示了激光偏振對(duì)納米線兩側(cè)等離激元波長(zhǎng)和對(duì)稱(chēng)性的調(diào)控。該工作揭示了銀納米線周?chē)孔討B(tài)的布居。
近年來(lái),超快透射電子顯微鏡(UTEM)在表征物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程上取得了一系列成果。由于綜合了超高的時(shí)間分辨率(飛秒量級(jí))和空間分辨率(埃量級(jí)),UTEM在研究微觀超快過(guò)程有著顯著的優(yōu)勢(shì),受到了諸多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心A06組的李建奇,楊槐馨研究員團(tuán)隊(duì),基于JEOL-2100F場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡,成功搭建了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)基于肖特基場(chǎng)發(fā)射電子槍的UTEM(Ultramicroscopy...
2023-09-26
激子是一類(lèi)由電子-空穴對(duì)通過(guò)庫(kù)侖相互作用束縛而形成的準(zhǔn)粒子。激子不但為探索新奇的量子現(xiàn)象提供了基礎(chǔ),還在發(fā)展新一代光電器件的過(guò)程中扮演著重要的角色,因此引起了人們的廣泛關(guān)注。由于在半導(dǎo)體或絕緣體中注入自由載流子可影響其介電背景,導(dǎo)致激子束縛能被屏蔽以及激子特征強(qiáng)度被減弱,所以,激子一般在具有低載流子濃度的半導(dǎo)體或絕緣體中可被觀察到。當(dāng)半導(dǎo)體或絕緣體中載流子濃度高于莫特濃度時(shí),體系將發(fā)生絕緣體-金...
2023-06-16
研究團(tuán)隊(duì)在新型鉭酸鉀異質(zhì)界面超導(dǎo)體中觀測(cè)到面內(nèi)空間二度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的混合宇稱(chēng)型非常規(guī)超導(dǎo)電性,為進(jìn)一步理解異質(zhì)界面超導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。
在異質(zhì)界面系統(tǒng)中,由于存在著異質(zhì)界面間的相互耦合和界面對(duì)稱(chēng)破缺促使該系統(tǒng)中的電子電荷、自旋和軌道以及晶格自由度之間的激烈相互作用、相互影響,體系將呈現(xiàn)出許多豐富的不同于塊體材料的新穎量子物性,特別是新穎界面超導(dǎo)電性。對(duì)它的研究也已經(jīng)成為當(dāng)前前沿凝聚態(tài)物理學(xué)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)研究方向之一,也有望從中獲得新的物理線索為理解非常規(guī)超導(dǎo)電性產(chǎn)生的背后物理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)可能存在的更高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的異質(zhì)界面超導(dǎo)體。...
2023-05-22
磁存儲(chǔ)單元是用于記錄海量數(shù)據(jù)的磁介質(zhì)中的最小單元,也是當(dāng)今較為可靠的高密度非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式之一。為了進(jìn)一步提高磁存儲(chǔ)容量,必須在保證磁性納米疇穩(wěn)定和可讀取的同時(shí),盡可能的降低基本單元的尺寸。然而,磁性材料中的超順磁效應(yīng)限制了最小鐵磁疇的大小。目前,研究人員普遍采用直寫(xiě)電子束光刻技術(shù)將高耦合磁性顆粒組成的連續(xù)磁性薄膜圖像化成離散的單納米結(jié)構(gòu),并局部調(diào)控異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁性,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)納米尺度的數(shù)據(jù)...
2023-03-30
2023年3月28日,中國(guó)科學(xué)院物理研究所承擔(dān)的北京市科技計(jì)劃課題“400微瓦無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)研制”順利通過(guò)了第三方技術(shù)測(cè)試。測(cè)試專(zhuān)家組認(rèn)真聽(tīng)取了項(xiàng)目工作報(bào)告,審查了技術(shù)測(cè)試方案,查驗(yàn)了測(cè)試儀器和受試設(shè)備,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和讀取測(cè)試數(shù)據(jù),一致認(rèn)為該無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行最低溫度已達(dá)到7.6mK,制冷功率達(dá)到450μW@100mK,兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)外主流中型商業(yè)稀釋制冷機(jī)的水平。
2023年3月28日,中國(guó)科學(xué)院物理研究所承擔(dān)的北京市科技計(jì)劃課題“400微瓦無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)研制”順利通過(guò)了第三方技術(shù)測(cè)試。測(cè)試專(zhuān)家組認(rèn)真聽(tīng)取了項(xiàng)目工作報(bào)告,審查了技術(shù)測(cè)試方案,查驗(yàn)了測(cè)試儀器和受試設(shè)備,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和讀取測(cè)試數(shù)據(jù),一致認(rèn)為該無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行最低溫度已達(dá)到7.6mK,制冷功率達(dá)到450μW@100mK,兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)外主流中型商業(yè)稀釋制冷機(jī)的水平。?稀釋制冷機(jī)是一種可以提供接近絕...
2022-10-11
研究團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)在單塊非線性晶體中級(jí)聯(lián)兩個(gè)二階非線性過(guò)程并配合光譜濾波提升飛秒放大激光對(duì)比度的新方案,利用極為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)直接產(chǎn)生了脈沖能量數(shù)百微焦耳的高穩(wěn)定高對(duì)比度飛秒激光脈沖。
隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展,目前人們已經(jīng)能夠在數(shù)十飛秒的光脈沖中產(chǎn)生高達(dá)10PW的峰值功率,聚焦光強(qiáng)超過(guò)了1023W/cm2。這樣的光場(chǎng)能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出具備超高能量密度、超高溫度、超強(qiáng)光電場(chǎng)、超強(qiáng)磁場(chǎng)和超快時(shí)間尺度的綜合性極端物理?xiàng)l件,在激光加速、激光聚變、等離子體物理、材料科學(xué)、阿秒科學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。然而對(duì)于具有預(yù)脈沖與自發(fā)輻射基底的飛秒脈沖而言,光強(qiáng)提升的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致這些噪聲的提升,當(dāng)噪聲光強(qiáng)...
2022-04-29
研究團(tuán)隊(duì)在強(qiáng)自旋-軌道耦合材料InSb納米線和超導(dǎo)鋁做成的復(fù)合“島”中測(cè)量出電子數(shù)目奇偶性(parity)相關(guān)的超導(dǎo)相位,為構(gòu)建拓?fù)浜桶驳铝曳蛄孔颖忍貙?shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的奇偶性讀出。
近日,中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心HX-Q02組的沈潔特聘研究員(通訊作者)與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)Leo Kouwenhoven教授和博后王積銀、麻省理工學(xué)院傅亮教授及其博后Constantin Schrade以及荷蘭愛(ài)因霍弗理工大學(xué)Erik Bakker組,在強(qiáng)自旋-軌道耦合材料InSb納米線和超導(dǎo)鋁做成的復(fù)合“島”中測(cè)量出電子數(shù)目奇偶性(parity)相關(guān)的超導(dǎo)相位,為構(gòu)建拓?fù)浜桶驳铝曳蛄孔颖忍貙?shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的奇偶性讀出。半導(dǎo)體納米線...
2021-08-20
研究團(tuán)隊(duì)在強(qiáng)自旋-軌道耦合材料InSb納米線和超導(dǎo)鋁的復(fù)合系統(tǒng)做成的量子器件——“馬約拉納島”中測(cè)量出完整的電子奇偶性的相圖。
近日,中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心Q02組的沈潔特聘研究員和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)Leo Kouwenhoven組、微軟-代爾夫特量子實(shí)驗(yàn)室、荷蘭愛(ài)因霍弗理工大學(xué)Erik Bakker組合作,在強(qiáng)自旋-軌道耦合材料InSb納米線和超導(dǎo)鋁的復(fù)合系統(tǒng)做成的量子器件——“馬約拉納島”中測(cè)量出完整的電子奇偶性的相圖。在具有強(qiáng)自旋-軌道耦合的半導(dǎo)體納米線上覆蓋超導(dǎo)膜引入超導(dǎo)態(tài),再施加一定磁場(chǎng)后可以使這個(gè)體系成為一維拓?fù)涑瑢?dǎo)...
2021-07-12
研究團(tuán)隊(duì)用活塞-圓筒壓腔和六面砧大腔體高壓低溫物性測(cè)量裝置,在6.6 GPa靜水壓、1.5 K最低溫和8 T磁場(chǎng)的綜合極端環(huán)境下,對(duì)高質(zhì)量的CsV3Sb5單晶開(kāi)展了仔細(xì)的高壓磁電輸運(yùn)以及磁性測(cè)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CsV3Sb5單晶的CDW逐漸被高壓抑制,但是其超導(dǎo)相出現(xiàn)了非單調(diào)變化的雙拱形相圖,這與在中間壓力區(qū)間CDW的特征變化是緊密相聯(lián)系的,最終在CDW消失的臨界壓力2 GPa附近其超導(dǎo)Tc升高至約8 K,比常壓Tc提高了近3倍。這些結(jié)果對(duì)理解AV3Sb5體系中的競(jìng)爭(zhēng)電子序以及相互作用具有重要意義。
通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使固體材料晶格中的原子按照特定方式排列,可以有效調(diào)控電子自旋、電荷以及軌道自由度間的相互作用,進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)不同的奇異物態(tài)。例如,準(zhǔn)二維Kagome晶格是研究幾何阻挫、非平庸拓?fù)淠軒б约岸喾N電子自由度耦合與競(jìng)爭(zhēng)的重要平臺(tái)。最近發(fā)現(xiàn)的具有完美V離子二維Kagome晶格的AV3Sb5?(A = K, Rb, Cs)吸引了廣泛關(guān)注。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),AV3Sb5體系在高溫78-103 K發(fā)生類(lèi)電荷密度波(CDW)相變,在低溫0.93-2.5 K出現(xiàn)超導(dǎo)電性...
2020-10-10
研究團(tuán)隊(duì)克服各種高壓技術(shù)難點(diǎn),通過(guò)在70微米的金剛石對(duì)頂砧臺(tái)面上手工布置標(biāo)準(zhǔn)四電極引線,采用氨硼烷作為氫源,利用激光加熱使其分解產(chǎn)生氫氣并與放置在金剛石對(duì)頂砧壓腔內(nèi)的La金屬薄片反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)激光加熱溫度,在165GPa,1700 K加熱得到了Tc≈240-250K的LaH10+δ。通過(guò)不同磁場(chǎng)下的電阻測(cè)試,進(jìn)一步確認(rèn)LaH10+δ的高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。
自從1911年超導(dǎo)現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來(lái),室溫超導(dǎo)一直是人們孜孜以求的目標(biāo)。然而,基于電-聲耦合機(jī)制的常規(guī)超導(dǎo)體,其超導(dǎo)臨界溫度(Tc)通常很難超過(guò)麥克米蘭極限~40K。上世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的銅氧化物高溫超導(dǎo)體為實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)帶來(lái)了希望,但經(jīng)過(guò)30多年的研究,最高Tc(常壓下~134K,高壓下~164K)很難進(jìn)一步提高,而且非常規(guī)超導(dǎo)機(jī)理至今仍懸而未決。另一方面,根據(jù)BCS理論,人們預(yù)期如果在高壓下獲得金屬氫或高度富氫材料可能會(huì)實(shí)現(xiàn)高...