2024-04-08
研究人员利用偏振拉曼光散射技术对笼目超导体CsV3Sb5进行了系统研究，揭示了其中存在的堆垛有序-无序相变行为，这为理解该材料中多种关联电子物态之间的反常竞争行为提供了重要的结构信息。
二维笼目晶格材料体系具有独特的晶格结构以及非平庸的拓扑能带结构，如范霍夫奇点、平带以及狄拉克锥等，为研究几何阻挫、电子关联效应以及拓扑量子物态等新奇物性提供了一个全新平台。另一方面，伴随着二维材料的深入研究，人们逐渐意识到堆叠方式是调控材料物性的一个关键自由度，在对称性破缺以及多种演生现象等方面发挥着重要作用。近年来，笼目超导体CsV3Sb5引起了人们广泛的研究兴趣，呈现出一系列新颖的关联现象，如电荷...
2024-04-07
研究人员成功在3d强电子关联氧化物CaMnO3（CMO）中引入5d强SOC氧化物SIO并制备成高质量的超晶格（[In/Mn]m）样品，其中SIO与CMO的总厚度固定在24个（m×n=24）原胞层。随着周期数m的增加，体系发生了金属-非金属转变，并且转变温度随周期数m的增加而升高。通过详细的低温磁电阻分析表明，体系的金属-非金属转变源于SOC和EEC之间的反相关性。准二维特性的EEC能够影响界面处SIO层的SOC强度，并向SIO内部延伸一定的深度。
作为5d过渡金属氧化物的典型代表之一，钙钛矿结构的SrIrO3（SIO）中自旋-轨道耦合（SOC）及电子关联能（U）相当，二者的相互竞争使得SIO中存在丰富多彩的新奇量子效应，如金属-绝缘体转变，顺磁-反铁磁转变、以及Mott绝缘体-Slater绝缘体中间态。在3d - 5d氧化物异质界面上，3d体系引入的强电子-电子关联（EEC）能够调控界面附近电子的相互作用从而诱导出新奇物性。然而有关3d - 5d界面处相互作用的物理机制，目前研究的还...
2024-03-18
研究团队通过将有机长链引入三维塑晶卤化铵中，体系(CH3–(CH2)n-1)2NH2X（X表示卤素）表现出层内强氢键作用力和层间弱vdW作用力，形成二维结构，DSC测试证实其相变具有高熵变、低滞后特征。利用单晶XRD、粉末XRD、红外光谱及分子动力学模拟等手段，确定了二维体系中低压驱动的可逆庞压卡效应机制。
由磁场、电场、静水压力场、单轴应力场等外场驱动固态体系发生相变从而产生的热效应为固态卡效应（磁卡、电卡、压卡及弹卡效应），借助这些效应，能够获得清洁高效的新型制冷手段。在压卡材料中，多元醇塑晶的出现使卡效应大小实现数量级的提升，数值与商用制冷剂氟利昂持平。然而，由于其固有的紧密三维氢键结构，使相变过程中体积变化较小，对压力响应不敏感，同时两相间较大的几何不兼容性引起显著的相变滞后效应，造成低压...
2024-01-18
研究团队在基于InAs0.92Sb0.08半导体纳米线的可调门约瑟夫森结中测量到多种电荷态（单电荷、多电荷和Cooper对）来回隧穿的相干时间，以及Cooper对的宏观相干性到微观粒子相干性的转变。
相干性和隧穿效应在量子现象中扮演着重要角色。在隧穿事件中，粒子在势垒中所需的隧穿时间一直存在着争议。当涉及多粒子过程时，这个问题将变得更加复杂。当多粒子在势垒两侧来回隧穿时，其量子相干时间是值得研究的重要物理问题。约瑟夫森结为研究多粒子的隧穿过程提供了理想平台。当施加电压时，多重安德烈夫反射过程提供了多粒子相干隧穿的机制；在超导能隙边，将发生单粒子隧穿；在电压为零时，将发生Cooper对的隧穿。利用...
2024-01-10
研究团队通过极低温下的热力学测量、中子衍射实验，结合量子多体理论计算，在钴基三角晶格材料Na2BaCo(PO4)2中发现了一种新型量子物态，即自旋超固态（兼具自旋固态序和自旋超流序）的关键实验证据，并在自旋超固态相内观测到了该材料超越传统顺磁盐的巨大磁卡效应。
量子磁体中如果存在自旋阻挫效应，体系中的自旋交换相互作用将会相互竞争，导致经典基态无法满足能量最低的要求。因此，在阻挫量子磁性体系中探索新型量子物态是凝聚态物理的一个重要研究方向。此外，利用新型量子物态的丰富低能激发和相应的量子临界物态调控，有可能获得高效的固态制冷效应，相关研究正在逐步发展成为一个新兴的研究方向，研究成果有望为低温固态制冷提供新的思路和解决方案，缓解低温研究领域面临的氦气短缺...
2023-12-21
研究人员在“呼吸型”Kagome结构的范德瓦尔斯材料Nb3Cl8中明确发现了这类Mott绝缘体，可用单带Hubbard模型完美描述。
在没有相互作用或者只存在弱相互作用的体系中，能带理论能够很好地描述材料的电子结构，并据此区分金属（部分填充）和绝缘体（全空或全满）。然而，这种理解并不完整，因为多体相互作用可能导致能带理论的失效，典型案例即为Mott绝缘体。在能带理论中，半填充的能带应表现为金属态。然而，由于强电子-电子相互作用，实际上呈现为绝缘态，即Mott绝缘体。从Mott绝缘体出发，可以引发许多有趣的强关联物理现象，如高温超导、量子自...
2023-12-11
研究团队证明了二阶拓扑绝缘体Ta2Pd3Te5的边缘态具有高度稳定、可延展和易调控的Luttinger液体行为，使其不仅成为研究和调控相互作用的新拓扑体系，也为拓扑材料在低温电子学领域的潜在应用提供了出口。
从量子霍尔效应发现至今的四十余年间，拓扑体系一直是凝聚态物理研究的重点和热点之一，特别是在关联电子体系的拓扑物态方面发现了十分丰富的物理现象，如分数量子霍尔效应、拓扑莫特绝缘体、强关联陈绝缘体、量子自旋液体、拓扑超导等等。然而，目前能够对相互作用强度进行可控调节和定量研究的拓扑体系仍然较少。最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心Q02/HX-Q02课题组的沈洁特聘研究员、吕力研究员、屈凡明...
2023-10-10
研究团队以UTEM为平台，基于光诱导近场电子显微学（PINEM）的方法对银纳米线周围的表面等离极化激元（SPP）近场进行了观测。通过能量过滤像和电子能量损失谱，观察到了多模式的表面等离激元共振和二次谐波的产生，并展示了激光偏振对纳米线两侧等离激元波长和对称性的调控。该工作揭示了银纳米线周围量子态的布居。
近年来，超快透射电子显微镜（UTEM）在表征物质科学领域的超快动力学过程上取得了一系列成果。由于综合了超高的时间分辨率（飞秒量级）和空间分辨率（埃量级），UTEM在研究微观超快过程有着显著的优势，受到了诸多国内外学者的关注。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心A06组的李建奇，杨槐馨研究员团队，基于JEOL-2100F场发射透射电子显微镜，成功搭建了国内第一台基于肖特基场发射电子枪的UTEM（Ultramicroscopy...
2023-09-26
激子是一类由电子-空穴对通过库仑相互作用束缚而形成的准粒子。激子不但为探索新奇的量子现象提供了基础，还在发展新一代光电器件的过程中扮演着重要的角色，因此引起了人们的广泛关注。由于在半导体或绝缘体中注入自由载流子可影响其介电背景，导致激子束缚能被屏蔽以及激子特征强度被减弱，所以，激子一般在具有低载流子浓度的半导体或绝缘体中可被观察到。当半导体或绝缘体中载流子浓度高于莫特浓度时，体系将发生绝缘体-金...
2023-06-16
研究团队在新型钽酸钾异质界面超导体中观测到面内空间二度旋转对称性的混合宇称型非常规超导电性，为进一步理解异质界面超导体中的电子运动物理规律奠定了基础。
在异质界面系统中，由于存在着异质界面间的相互耦合和界面对称破缺促使该系统中的电子电荷、自旋和轨道以及晶格自由度之间的激烈相互作用、相互影响，体系将呈现出许多丰富的不同于块体材料的新颖量子物性，特别是新颖界面超导电性。对它的研究也已经成为当前前沿凝聚态物理学的热点和重点研究方向之一，也有望从中获得新的物理线索为理解非常规超导电性产生的背后物理机制，实现可能存在的更高超导转变温度的异质界面超导体。...
2023-05-22
磁存储单元是用于记录海量数据的磁介质中的最小单元，也是当今较为可靠的高密度非易失性数据存储方式之一。为了进一步提高磁存储容量，必须在保证磁性纳米畴稳定和可读取的同时，尽可能的降低基本单元的尺寸。然而，磁性材料中的超顺磁效应限制了最小铁磁畴的大小。目前，研究人员普遍采用直写电子束光刻技术将高耦合磁性颗粒组成的连续磁性薄膜图像化成离散的单纳米结构，并局部调控异质结构的磁性，进一步开发纳米尺度的数据...
2023-03-30
2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。
2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。 稀释制冷机是一种可以提供接近绝...
2022-10-11
研究团队提出了通过在单块非线性晶体中级联两个二阶非线性过程并配合光谱滤波提升飞秒放大激光对比度的新方案，利用极为简单的结构直接产生了脉冲能量数百微焦耳的高稳定高对比度飞秒激光脉冲。
随着超短超强激光技术的发展，目前人们已经能够在数十飞秒的光脉冲中产生高达10PW的峰值功率，聚焦光强超过了1023W/cm2。这样的光场能够在实验室内创造出具备超高能量密度、超高温度、超强光电场、超强磁场和超快时间尺度的综合性极端物理条件，在激光加速、激光聚变、等离子体物理、材料科学、阿秒科学等领域具有重要应用。然而对于具有预脉冲与自发辐射基底的飞秒脉冲而言，光强提升的同时也会导致这些噪声的提升，当噪声光强...
2022-04-29
研究团队在强自旋-轨道耦合材料InSb纳米线和超导铝做成的复合“岛”中测量出电子数目奇偶性（parity）相关的超导相位，为构建拓扑和安德烈夫量子比特实现了关键的奇偶性读出。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心HX-Q02组的沈洁特聘研究员（通讯作者）与荷兰代尔夫特理工大学Leo Kouwenhoven教授和博后王积银、麻省理工学院傅亮教授及其博后Constantin Schrade以及荷兰爱因霍弗理工大学Erik Bakker组，在强自旋-轨道耦合材料InSb纳米线和超导铝做成的复合“岛”中测量出电子数目奇偶性（parity）相关的超导相位，为构建拓扑和安德烈夫量子比特实现了关键的奇偶性读出。半导体纳米线...
2021-08-20
研究团队在强自旋-轨道耦合材料InSb纳米线和超导铝的复合系统做成的量子器件——“马约拉纳岛”中测量出完整的电子奇偶性的相图。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心Q02组的沈洁特聘研究员和荷兰代尔夫特理工大学Leo Kouwenhoven组、微软-代尔夫特量子实验室、荷兰爱因霍弗理工大学Erik Bakker组合作，在强自旋-轨道耦合材料InSb纳米线和超导铝的复合系统做成的量子器件——“马约拉纳岛”中测量出完整的电子奇偶性的相图。在具有强自旋-轨道耦合的半导体纳米线上覆盖超导膜引入超导态，再施加一定磁场后可以使这个体系成为一维拓扑超导...
