超快强激光泵浦强太赫兹源及其驱动的材料非平衡态研究进展

太赫兹源是太赫兹科学技术发展和相关应用研究的基础。超快激光为太赫兹的产生和探测提供了稳定、可靠的激发光源。超快激光泵浦各种激发介质可以产生太赫兹波,激发介质主要有4类:1)固体介质,如光电导天线、晶体等;2)气体介质,如空气;3)液体介质,如液态水、液态镓、液氮等;4)等离子体介质,如钛薄膜、金属铜箔。太赫兹场强的进一步提高催生了人们对强场太赫兹与物质的相互作用以及太赫兹非线性光谱学的研究,太赫兹不仅能作为探测物性的手段,其发射光谱亦可以实现对材料中非平衡态载流子与晶格、自旋等有序度的强耦合。本文综述了超快激光激发数种不同类型介质产生太赫兹源的国内外研究发展历程,包括其工作原理以及目前存在的问题,总结了目前强场太赫兹波在物态调控方面的应用,以及太赫兹时间分辨光谱在新型物态探测方面的应用,最后展望了太赫兹源未来的发展趋势和应用前景。

石墨烯莫尔异质结中局域-巡游电子的竞争和耦合

由二维量子材料构筑的范德华异质结展现出丰富的界面衍生量子态,并具有出色的物态可调性,不但为探索新奇量子物态和物态演化规律提供强大的可调平台,也为开发新原理电子器件功能提供丰富的材料库.本文将结合我们过去几年在石墨烯莫尔异质结体系中的电子输运工作,详细讨论其中的巡游电子与局域电子之间的竞争与耦合作用对新物态的形成与演化的影响,以及对新原理器件设计所提供的新思路.首先通过对巡游-局域电子耦合强度的原位调控,我们实现了对电子晶体的量子融化过程的高精度观测,首次观测到量子两步临界性和量子赝临界性等新奇量子临界行为,展示了石墨烯莫尔异质结在可调量子临界行为固态量子模拟上的巨大潜力.其次,分层的巡游电子和局域电子之间的耦合作用可以诱导出非常规电子型铁电,其铁电的极化强度具有准连续性,有望满足高精度神经形态计算中对可精准调控多态的需求.特别地,电子型铁电可以使得铁电与其他量子物态例如陈绝缘态共存,这为设计开发噪声免疫神经形态计算等全新物理计算硬件提供了独特的平台.