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自旋电子太赫兹源研究进展 被引量:6
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作者 许涌 张帆 +5 位作者 张晓强 杜寅昌 赵海慧 聂天晓 吴晓君 赵巍胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2-14,共13页
太赫兹频段在电磁波谱上位于红外和微波之间,兼具宽带性、低能性、高透性、指纹性等诸多优势特性,在航空航天、无线通信、国防安全、材料科学、生物医疗等领域具有重要的应用前景.太赫兹科学与技术的发展和应用在很大程度上受限于源的水... 太赫兹频段在电磁波谱上位于红外和微波之间,兼具宽带性、低能性、高透性、指纹性等诸多优势特性,在航空航天、无线通信、国防安全、材料科学、生物医疗等领域具有重要的应用前景.太赫兹科学与技术的发展和应用在很大程度上受限于源的水平,新型太赫兹辐射源的机理研究和器件研制至关重要.自旋太赫兹发射不仅从物理上提供了操控飞秒自旋流的可能,而且有望成为下一代超宽带、低成本、高效率新型太赫兹源的优选.本文系统地综述了自旋电子太赫兹源的发展历程、实验装置、发射机理、材料选择,以及前景展望,重点介绍了飞秒激光诱导的超快自旋流、铁磁和非磁界面的自旋电荷转换以及太赫兹发射等物理机制方面的研究进展.本文还分别介绍了基于重金属、拓扑绝缘体、Rashba界面和半导体等体系的自旋电子太赫兹源. 展开更多
关键词 太赫兹源 铁磁/非磁异质结 超快退磁 自旋电荷转换
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二维磁性材料专题编者按
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作者 聂天晓 邵启明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1-1,共1页
当前,尽管集成电路制造工艺不断提高,但由于器件的不断缩小,受到量子效应的限制,业界遇到了可靠性低、功耗大等瓶颈,微电子行业延续了近50年的“摩尔定律”将难以持续.因此,寻求从材料到系统的各个层面探究突破集成电路性能瓶颈的方案... 当前,尽管集成电路制造工艺不断提高,但由于器件的不断缩小,受到量子效应的限制,业界遇到了可靠性低、功耗大等瓶颈,微电子行业延续了近50年的“摩尔定律”将难以持续.因此,寻求从材料到系统的各个层面探究突破集成电路性能瓶颈的方案是亟待解决的关键科学问题.自旋电子学有望突破上述瓶颈,已成为后摩尔时代集成电路领域的关键技术之一.1988年巨磁阻效应的发现标志着自旋电子学的诞生,并带来了信息存储领域的快速发展.由于在自旋电子学领域的杰出贡献,艾尔伯-费尔和皮特-葛伦伯格两位教授荣获2007年诺贝尔物理学奖.磁性材料是自旋电子器件的基础,不同于传统磁性薄膜,二维磁性材料的出现和其优势为传感、存储、电子及医学等诸多领域打开了新的局面,受到国内外的广泛关注.二维磁性材料其特点在于以层状的形式存在,通过范德瓦耳斯力即分子间作用力堆叠在一起,层内原子以化学键进行连接,在原子级厚度下依然在磁学、电学、力学、光学等方面保持新奇的物理和化学特性.进一步地,通过较弱的范德瓦耳斯相互作用与相邻层结合,使得匹配度不同的原子层结合成为可能,进而创建多种范德瓦耳斯异质结构,摆脱晶格匹配和兼容性的限制,从而为实现具有电路微型化、力学柔韧性、三维堆叠高密度、响应速率快和高开关比性能的磁传感器和非易失随机存储器等新型自旋电子学器件提供了新的契机. 展开更多
关键词 范德瓦耳斯 自旋电子学 诺贝尔物理学奖 分子间作用力 随机存储器 微电子行业 摩尔定律 原子层
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自旋太赫兹源发展及其在生物医学的应用前景分析 被引量:1
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作者 杨晴 田祺云 +9 位作者 李竞 聂天晓 王海宇 寻璐璐 黄炎 张帆 许涌 温良恭 吴晓君 赵巍胜 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期948-962,共15页
太赫兹(terahertz,THz)辐射的光子能量极低,不会对分子、晶格造成有害的电离,且生物大分子的振动和转动频率均在THz波段,因而THz在生物医学上的应用引起了广泛的关注。然而,目前的商用THz源无法兼顾室温工作、低成本、小型化等生物医学... 太赫兹(terahertz,THz)辐射的光子能量极低,不会对分子、晶格造成有害的电离,且生物大分子的振动和转动频率均在THz波段,因而THz在生物医学上的应用引起了广泛的关注。然而,目前的商用THz源无法兼顾室温工作、低成本、小型化等生物医学应用方面的需求。自旋THz源辐射效率高,可实现THz偏振调谐,有望打破生物医学领域的应用瓶颈。为系统全面地对自旋THz源的发射机理和调控方式进行研究,并对THz源在生物医学方面的应用展开分析,从光电流的来源入手梳理了THz产生机制并总结了其发射机理。根据生物医学的应用需求,分别从材料、生长条件等角度分析了多种自旋材料中的THz发射优化方式,揭示了THz发射与材料性质、外界环境等因素的依赖关系,探究了自旋THz源的优势和调控手段。结合生物医学检测的需求与特点,以铁磁/非铁磁金属异质结和铁磁/拓扑绝缘体异质结两种发射源为例介绍了自旋THz源在生物医学领域的初步探索,并对其未来的应用前景和发展方向做出展望。 展开更多
关键词 太赫兹(THz)源 自旋THz 生物医学 THz发射机理 自旋材料 应用
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高性能太赫兹发射:从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子 被引量:5
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作者 王航天 赵海慧 +3 位作者 温良恭 吴晓君 聂天晓 赵巍胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期15-29,共15页
利用飞秒激光脉冲激发铁磁/非磁异质结构有望实现高效太赫兹辐射,从而打破制约太赫兹技术快速发展的瓶颈.拓扑绝缘体是一种新型二维材料,其自旋霍尔角远大于重金属材料,可以与铁磁层结合构成自旋太赫兹发射器.为了研究拓扑绝缘体/非磁... 利用飞秒激光脉冲激发铁磁/非磁异质结构有望实现高效太赫兹辐射,从而打破制约太赫兹技术快速发展的瓶颈.拓扑绝缘体是一种新型二维材料,其自旋霍尔角远大于重金属材料,可以与铁磁层结合构成自旋太赫兹发射器.为了研究拓扑绝缘体/非磁异质结中的太赫兹产生和调控机理,本综述从飞秒激光激发的超快光电流响应入手,结合拓扑绝缘体的晶体结构与电子结构,分析了拓扑绝缘体薄膜中的太赫兹发射机理,揭示了不同非线性效应产生的超快光电流随外界条件的依赖关系,证实了使用多种手段调控拓扑绝缘体出射非线性太赫兹辐射的可能性;以铁磁/重金属异质结为例,探究了自旋太赫兹发射器的优势与调控方法.结合这两种发射机理,通过非线性太赫兹与自旋太赫兹的合成作用,可以实现在拓扑绝缘体/铁磁异质结中偏振可调谐的太赫兹发射. 展开更多
关键词 太赫兹源 拓扑绝缘体 超快光电流 自旋太赫兹
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基于超快自旋电子学太赫兹发射源的研究与应用
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作者 孙芸 张帆 +17 位作者 王航天 白中扬 孙统 彭静宜 张盈 刘永山 王梓力 李竞 高凡 赵兴科 谢魏然 田祺云 张婕 许涌 张慧 温良恭 聂天晓 赵巍胜 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2854-2873,共20页
太赫兹科学技术在生物传感、显微成像、无线通信、无损检测等领域展现出了巨大的研究潜力和应用价值.然而,目前制约太赫兹技术快速发展的瓶颈之一在于缺乏高效率、高集成度、低功耗以及易调制的太赫兹发射源器件.自旋太赫兹源基于铁磁层... 太赫兹科学技术在生物传感、显微成像、无线通信、无损检测等领域展现出了巨大的研究潜力和应用价值.然而,目前制约太赫兹技术快速发展的瓶颈之一在于缺乏高效率、高集成度、低功耗以及易调制的太赫兹发射源器件.自旋太赫兹源基于铁磁层/非磁层异质结体系中的超快自旋-电荷转换产生太赫兹辐射,具有宽频带、低成本、易加工、高场强等优势,近年来吸引了许多国内外学者的研究兴趣.本文首先对基于超快自旋动力学的太赫兹发射机理进行了简要介绍,分析并综述了其效率调控与优化的可行方案;并进一步针对自旋太赫兹的新型发射机理及研究应用前景进行了重点分析,新型发射包括基于不同手性及偏振态自旋太赫兹的发射及基于新材料体系的自旋太赫兹发射源探索,应用前景包括自旋太赫兹光谱技术、自旋太赫兹成像技术及自旋太赫兹发射-调控一体化技术等;最后总结全文,并对未来基于超快自旋电子学太赫兹发射源的改善、探索及应用,以及基于太赫兹电磁脉冲研究自旋电子学的微观机理做出了展望. 展开更多
关键词 太赫兹发射 自旋电子学 超快自旋动力学 自旋太赫兹发射源 太赫兹发射-调控一体化 太赫兹通信
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退火效应增强铁磁异质结太赫兹发射实验及机理
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作者 高扬 Chandan Pandey +6 位作者 孔德胤 王春 聂天晓 赵巍胜 苗俊刚 汪力 吴晓君 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期68-75,共8页
系统研究了退火效应对飞秒激光脉冲驱动的基于钴铁硼/重金属异质结辐射太赫兹波的影响.通过对发射样品进行退火处理,在钨/钴铁硼结构中观察到三倍增强的太赫兹波辐射,而铂/钴铁硼结构中太赫兹波的强度也获得了双倍提升.通过太赫兹时域... 系统研究了退火效应对飞秒激光脉冲驱动的基于钴铁硼/重金属异质结辐射太赫兹波的影响.通过对发射样品进行退火处理,在钨/钴铁硼结构中观察到三倍增强的太赫兹波辐射,而铂/钴铁硼结构中太赫兹波的强度也获得了双倍提升.通过太赫兹时域光谱系统对异质结样品的透射测量和四探针法电阻率测量实验,验证了退火效应的主要机理可能源于材料结晶引起的热电子平均自由程增加,以及材料对太赫兹波的吸收降低.本研究不仅加深了对自旋太赫兹辐射机理的理解,而且为研制高性能太赫兹辐射源及其应用有一定的贡献. 展开更多
关键词 太赫兹产生 铁磁/重金属异质结 退火效应 超扩散模型
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Influence of Surface Structures on Quality of CdTe(100) Thin Films Grown on GaAs(100) Substrates 被引量:2
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作者 Yi Gu Hui-Jun Zheng +3 位作者 Xi-Ren Chen Jia-Ming Li Tian-Xiao Nie Xu-Feng Kou 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2018年第8期62-65,共4页
We report the epitaxial growth of single-crystalline Cd Te(100) thin films on Ga As(100) substrates using molecular beam epitaxy. By controlling the substrate pre-heated temperature with adjustable Te flux, three ... We report the epitaxial growth of single-crystalline Cd Te(100) thin films on Ga As(100) substrates using molecular beam epitaxy. By controlling the substrate pre-heated temperature with adjustable Te flux, three different reconstructed surfaces are realized, and their influence on the subsequent Cd Te growth is investigated. More importantly, we find that both the presence of a thin native oxide layer and the formation of Ga-As-Te bonds at the interface enable the growth along the(100) orientation and help to reduce the threading dislocations and other defects. Our results provide new opportunities for compound semiconductor heterogeneous growth via interfacial engineering. 展开更多
关键词 Thin Films Grown on GaAs Te Ga SUBSTRATES Cd RHEED
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大面积二维磁性材料的制备及居里温度调控 被引量:2
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作者 王海宇 刘英杰 +5 位作者 寻璐璐 李竞 杨晴 田祺云 聂天晓 赵巍胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期180-194,共15页
当前,尽管集成电路制造工艺水平不断提高,但受到量子效应的限制,器件尺寸的缩小使业界遇到了可靠性低、功耗大等瓶颈,微电子行业延续了近50年的"摩尔定律"将难以持续.2004年二维材料—石墨烯的问世,为突破集成电路的功耗瓶颈... 当前,尽管集成电路制造工艺水平不断提高,但受到量子效应的限制,器件尺寸的缩小使业界遇到了可靠性低、功耗大等瓶颈,微电子行业延续了近50年的"摩尔定律"将难以持续.2004年二维材料—石墨烯的问世,为突破集成电路的功耗瓶颈带来了新的机遇.由于低维特性,二维材料在一层或者几层原子厚度中表现出丰富多样的电学、磁学、力学和光学等物理特性.其中,铁磁性在信息处理、存储等技术上有着广泛的应用价值.然而,目前在实验上合成的具有铁磁性的二维材料屈指可数.同时,在二维系统中长程有序磁态会因为热涨落的因素在有限温度内受到强烈的抑制,无法在室温下保持铁磁性,这为后续工作带来了不可忽视的限制与挑战.因此实现二维磁性材料室温下的铁磁有序及其调控是现阶段需要解决的重大问题.本综述详细地介绍了二维磁性材料的发展过程、制备方法及其优越性能,并着重阐述了调控二维磁性材料居里温度的方法.最后,扼要地分析并展望了二维磁性材料在未来的应用前景. 展开更多
关键词 二维磁性材料 居里温度 新型二维自旋电子器件
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集成电路学科研究生创新成果评价办法研究
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作者 贾语扬 黄阳棋 聂天晓 《工业和信息化教育》 2021年第12期22-25,34,共5页
在分析集成电路学科研究生培养目标和培养现状的基础上,结合研究生教育改革发展要求和学科特点,对研究生创新成果的评价方法进行了讨论,提出了健全研究生全过程培养保障体系、实施具有集成电路特色的创新成果评价方法及面向工程型研究... 在分析集成电路学科研究生培养目标和培养现状的基础上,结合研究生教育改革发展要求和学科特点,对研究生创新成果的评价方法进行了讨论,提出了健全研究生全过程培养保障体系、实施具有集成电路特色的创新成果评价方法及面向工程型研究生开展联合培养并建立相关成果评价体系等措施。相关措施可为集成电路学科研究生培养提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 集成电路 研究生培养 创新成果 课程评价
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