空间反演对称介质对相干光分布的影响

推导具有空间反演对称非线性介质与光场作用后光场厄米算符X1满足的方程,该方程的解得到a+(t)、a(t)的演化规律,并由此计算的Q值来研究介质对相光光场分布的影响.

相干光通过空间反演对称介质作用后的压缩性质

本文分析研究相干光与具有空间反演对称非线性介质作用的压缩性质。对于一种非线性介质 ,其势能具有空间反演对称性 ,在此情况下介质的偶次极化率为零 ,对介质极化起主导作用的是它的三次极化率。因此 ,单模光场与此介质相互作用的哈密顿量正比于光场的湮灭算符与产生算符和的四次方。也就是说我们在计算相干光通过这种具有空间反演对称介质时考虑到所有的能量非守恒项的作用。对于一单模光场 ,我们定义两个无量纲的正交振幅算符 ,它们分别与坐标和动量算符成正比。利用海森堡运动方程 ,我们得到这两个正交算符的方程 ,并算出其近似解 ,然后计算这两个量的量子涨落。结果表明 ,可通过调节耦合常数 ,入射平均光子数 ,入射光频率 ,相互作用时间等参数来控制光场振幅算符分量的压缩性质。

相干光与空间反演对称介质作用的压缩性质

分析研究了相干光与具有空间反演对称非线性介质作用的压缩性质。对于一种非线性介质 ,其势能具有空间反演对称性 ,在此情况下介质的偶次极化率为零 ,对介质极化起主导作用的是它的三次极化率。因此 ,单模光场与此介质相互作用的哈密顿量正比于光场的湮灭算符与产生算符和的四次方。也就是说在计算相干光通过这种具有空间反演对称介质时考虑到所有的能量非守恒项的作用。对于一单模光场 ,定义两个无量纲的正交振幅算符 ,它们分别与坐标和动量算符成正比。利用海森堡运动方程 ,得到这两个正交算符的方程 ,并算出其近似解 ,然后计算这两个量的量子涨落。结果表明 ,可通过调节耦合常数、入射平均光子数、入射光频率。

基于旋磁材料一维光子晶体单向传输

为了实现光的非互易效应,本文设计了四种周期性结构的一维光子晶体,利用基于旋磁材料的传输矩阵公式,计算结构的传输谱。通过外加磁场的作用,破坏系统的时间反演对称。研究发现时间反演对称的破缺必须结合空间结构对称的破缺,才可实现单向传输,并且这种对称性破坏的越严重,正反方向透射谱的分离度越高。旋磁材料作为一维光子晶体缺陷层,不仅结构简单,而且正向透射率接近100%。在入射角为45°时,正反方向透射消光比在缺陷层厚度为400μm时达到最大值0.98。

基于第一性原理的掺杂单层WS 2的光电效应

基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了VA族元素(N、P、As或Sb)掺杂单层WS 2的光电效应,并解释了掺杂提高光电效应的微观机理。结果表明:在线性极化光照射下,单层WS 2中可以产生光电流。由于掺杂降低了单层WS 2的空间反演对称性,导致N、P、As或Sb分别掺杂的单层WS 2的光照中心区产生的光电流明显提升。其中N掺杂的效果最好,掺杂后的单层WS 2在光子能量3.1 eV时获得最大光电流(1.75),并且偏振灵敏度达到最大(18.1),P、As、Sb分别掺杂的单层WS 2在光子能量3.9 eV时取得较大的光电流,并且有较高的偏振灵敏度。研究结果表明通过掺杂能够有效增强光电效应,获得更高的偏振灵敏度,揭示了掺杂单层WS 2在光电子器件领域潜在的应用前景。

二维材料体光伏效应研究进展

体光伏效应是一种二阶非线性光电响应,指非中心对称结构材料在均匀光辐照下产生稳态的光电流.体光伏效应由于开路电压不受半导体能隙限制,并且功率转换效率可以突破Shockley-Queisser极限,因此引发广泛关注.此外,体光伏效应与固体的量子几何性质(如Berry曲率和量子度规)密切相关,是一种研究晶体电极化、轨道磁化和量子霍尔效应的有效手段.二维材料具有丰富的电、光、磁、拓扑性质及相互作用机制,可有效提高体光伏器件性能(如拓展体光伏效应响应范围等),对探索基础物理问题亦具有重要的研究价值.本文概述了体光伏效应的发展历程及其几种物理机制,重点讨论了二维材料中体光伏效应取得的研究进展,包括单一成分二维材料、二维材料堆垛工程(如二维材料同质结和异质结),以及在此基础上通过外界作用(如磁场、应变工程)实现产生或调控体光伏效应响应.最后对二维体光伏效应的发展前景进行了展望.

H-Pb-Cl中可调控的巨型Rashba自旋劈裂和量子自旋霍尔效应

具有巨型Rashba自旋劈裂和量子自旋霍尔效应的材料在自旋电子器件应用中具有重要意义.基于第一性原理,提出一种可以将巨型Rashba自旋劈裂和量子自旋霍尔效应实现完美共存的二维(two dimension,2D)六角晶格材料H-Pb-Cl.由于系统空间反转对称性的破坏和本征电场的存在,H-Pb-Cl的电子能带中出现了巨型Rashba自旋劈裂现象(α_(R)=3.78 eV.A).此外,H-Pb-Cl的Rashba自旋劈裂是可以随双轴应力(-16%—16%)调控的.通过分析H-Pb-Cl的电子性质,发现在H-Pb-Cl费米面附近有一个巨大的带隙(1.31 eV),并且体系由于Pb原子的s-p轨道翻转使得拓扑不变量Z_(2)=1,这就表明H-Pb-Cl是一个具有巨大拓扑带隙的2D拓扑绝缘体.我们的研究为探索和实现Rashba自旋劈裂和量子自旋霍尔效应的共存提供了一种优良的潜在候选材料.

磁调控对硅烯器件光电输运性质的影响

基于第一性原理方法,该文研究了硅烯器件对外部磁场的响应及其光电输运性质.根据左右电极自旋磁构型特点,构建了2种硅器件结构:左右电极磁矩方向平行的P构型和磁矩方向反平行的AP构型.研究发现:通过调节磁场,器件电子透射率可以在导电态和绝缘态之间切换.此外,这2种器件在光学伽伐尼效应下获得了不同的光电流.在AP构型中,纯自旋流既不依赖于光子的能量,也不受入射光偏振角影响,而P构型则不是.通过调整轨道对称性实现电导切换以及通过磁场调制产生纯自旋流的方法可以用于硅烯电子器件的设计.