腔光子-自旋波量子耦合系统中各向异性奇异点的实验研究

通过耦合三维微波腔中光子和腔内钇铁石榴石单晶小球中的自旋波量子形成腔-自旋波量子的耦合系统,并通过精确调节系统参数在该实验系统中观测到各向异性奇异点.奇异点对应于非厄米系统中一种特殊状态,在奇异点处,耦合系统的本征值和本征矢均简并,并且往往伴随着非平庸的物理性质.以往大量研究主要集中在各向同性奇异点的范畴,它的特征是在系统参数空间中沿着不同参数坐标趋近该奇异点时具有相同的函数关系.在这篇文章中,主要介绍实验上在腔光子-自旋波量子耦合系统中通过调节系统的耦合强度和腔的耗散衰减系数两条趋近奇异点的路径而实现了各向异性奇异点,具体分别对应于在趋近奇异点时,本征值的虚部的变化与耦合强度和腔的衰减系数的变化会有线性和平方根不同的行为.各向异性奇异点的实现有助于基于腔光子-自旋波量子耦合系统的量子信息处理和精密探测器件的进一步研究.

In掺杂对磁性半导体Li_(1.05)(Zn_(0.925),Mn_(0.075))As中铁磁序的调控

磁性半导体中磁矩受载流子调控形成有序态,但其机制尚存在着争议.本文利用高温固相反应法,通过(Zn^(2+),In^(3+))替换,即In^(3+)占据Zn^(2+)的晶格位置,在p型块状磁性半导体Li_(1.05)(Zn_(0.925),Mn_(0.075))As中引入n型载流子,成功合成了一系列Li_(1.05)(Zn_(0.925-y),Mn_(0.075),In_(y))As(y=0,0.05,0.075,0.1)新材料.在保持Mn掺杂浓度为7.5%不变时,仍可在所有In掺杂的样品中观察到铁磁转变.随着In掺杂浓度的增大,其居里温度被不断压制.样品的电阻率随着In掺杂浓度的增大而逐渐增大.实验结果表明,随着In的掺杂,Li_(1.05)(Zn_(0.925),Mn_(0.075)),As中原有的p型载流子被部分抵消,导致总载流子浓度降低,反映了n型载流子对Li_(1.05)(Zn_(0.925),Mn_(0.075))As中铁磁序的压制作用,同时也验证了载流子对磁性半导体中铁磁序的重要影响.

基于瞬态效应的原子跃迁操控

研究了射频场的频率和不同的原子相干态对瞬态效应的影响.发现,即使共振射频场突然失谐,极化态上的原子仍然会经历较强的瞬态效应,且瞬态效应的振荡频率为Ω=√Ω0^2=0+δ^2.此外,发现瞬态效应的幅度还取决于相干原子的布居,相干原子数越多,瞬态效应也就越强.最后,基于刘维尔方程计算了射频瞬态作用下原子对光强的吸收,发现实验数据与理论结果吻合良好.本文研究结果能进一步加深理解原子相干性与瞬态效应之间的关系.

一种具有“1111”型结构的新型稀磁半导体(La_(1-x)Sr_(x))(Zn_(1-x)Mn_(x))SbO

利用高温固相反应法,成功合成了一种新型块状稀磁半导体(La_(1-x)Sr_(x))(Zn_(1-x)Mn_(x))SbO(x=0.025,0.05,0.075,0.1).通过(La^(3+),Sr^(2+))、(Zn^(2+),Mn^(2+))替换,在半导体材料LaZnSbO中分别引入了载流子与局域磁矩.在各掺杂浓度的样品中均可观察到铁磁有序相转变,当掺杂浓度x=0.1时,其居里温度Tc达到了27.1 K,2 K下测量获得的等温磁化曲线表明其矫顽力为5000 Oe.(La_(1-x)Sr_(x))(Zn_(1-x)Mn_(x))SbO与“1111”型铁基超导体母体LaFeAsO、“1111”型反铁磁体LaMnAsO具有相同的晶体结构,且晶格参数差异很小,为制备多功能异质结器件提供了可能的材料选择.

拓扑半金属及磁性拓扑材料的单晶生长

拓扑材料因具有新奇物理特性受到广泛关注,这些材料一方面为基础物理研究提供了新的平台,另一方面在以拓扑物理为基础发展的器件研究方向上展现出潜在应用价值.凝聚态领域对于拓扑材料相关物理问题的研究主要通过两种方式开展:一是在已知的拓扑材料中不断挖掘新的实验现象和物理问题;二是不断预言和探索发现新型拓扑材料体系并开展合成.无论哪种方式,高质量单晶的获得都至关重要,它为角分辨光电子能谱、扫描隧道显微谱和磁场下的量子振荡等实验研究提供了前提保障.本文总结了拓扑材料的分类和发展,基于本研究组近些年开展的工作介绍了助溶剂法、气相输运法这两种拓扑材料单晶生长中常用的方法,并详细介绍了拓扑物性研究领域几类典型的拓扑材料及其生长方法,如拓扑绝缘体/拓扑半金属、高陈数手性拓扑半金属和磁性拓扑材料等.

铁基超导体的输运性质

在铁基超导体中存在着多种有序态,例如电子向列相和自旋密度波等,从而呈现出丰富的物理现象.输运性质的测量能为认识铁基超导体的低能激发提供极为有用的信息.铁砷超导体由于其电子结构的多能带特性,其电阻率和霍尔系数与温度的关系出现多样性的变化,但在正常态并没有看到有类似铜氧化物超导体的赝能隙打开等奇异行为.在空穴型掺杂的铁基超导体中观测到霍尔系数在低温下变号,对应温区的电阻率上出现一个很宽的鼓包等,可能是从非相干到相干态的转变.热电势行为也表现出与铜氧化物超导体的明显差异,比如铁基超导体的正常态热电势的绝对值反而在最佳掺杂区是最大的,这也许跟强的带间散射有关.能斯特效应表明铁基超导体在Tc以上的超导位相涨落并不明显,与铜氧化物超导体存在明显差别.在铁基超导体上所显示出来的这些反常热电性质,并没有在类似结构的镍基超导体(如LaNiAsO)上观测到,镍基超导体表现得更像一个通常的金属.这些均说明铁基超导体的奇异输运性质与其高温超导电性存在内在的关联,这些因素是建立其超导机理时需要考虑进去的.

空间调制技术测量单纳米颗粒消光截面的进展和应用

纳米材料的表征是纳米技术应用和发展的基础,特别是测量单个纳米颗粒的光谱近年来引起了广泛关注,它可以排除平均效应从而对其本身及周围环境进行精确的定量分析。为此多种近场或远场探测纳米颗粒的方法被提出,其中空间调制测量(SMS)技术可以对消光截面谱的绝对大小进行高信噪比的测量。本文着重介绍SMS技术的调制方式、发展历程、应用以及最新研究进展,并对该技术在未来的应用前景进行展望。