Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 School of Advanced Materials, Peking University, Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055, China
3 Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China
4 School of Physics and Microelectronics, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
5 Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA
Two-dimensional (2D) antiferroelectric materials have raised great research interest over the last decade. Here, we reveal a type of 2D antiferroelectric (AFE) crystal where the AFE polarization direction can be switched by a certain degree in the 2D plane. Such 2D functional materials are realized by stacking the exfoliated wurtzite (wz) monolayers with “self-healable” nature, which host strongly coupled ferroelasticity/antiferroelectricity and benign stability. The AFE candidates, i.e., ZnX and CdX (X = S, Se, Te), are all semiconductors with direct bandgap at Γ point, which harbors switchable antiferroelectricity and ferroelasticity with low transition barriers, hidden spin polarization, as well as giant in-plane negative Poisson's ratio (NPR), enabling the co-tunability of hidden spin characteristics and auxetic magnitudes via AFE switching. The 2D AFE wz crystals provide a platform to probe the interplay of 2D antiferroelectricity, ferroelasticity, NPR, and spin effects, shedding new light on the rich physics and device design in wz semiconductors.
wurtzite crystal multiferroics hidden spin polarization negative Poisson's ratio Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122101
强激光与粒子束
2023, 35(1): 012010
1 遵义师范学院物理与电子科学学院,遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院,贵阳 550025
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了完全Heusler合金Cr2ZrSb/Sc2FeSn(100)异质结中六种界面CrCr-ScFe-T、ZrSb-ScSn-T、CrCr-ScSn-B、ZrSb-ScFe-B、CrCr-ScFe-V和 ZrSb-ScSn-V的电磁特性及电子性质。结果表明,界面原子间的相互作用造成了界面间原子层的不均匀,导致界面层的力学失配率加大。与块体中的高自旋极化率相比,异质结的自旋极化率遭到不同程度的破坏。但是,ZrSb-ScFe-B界面保留了较高的自旋极化率值,通过Julliere模型预测该异质结在低温下隧道磁电阻值约为429.29%,在自旋电子学器件中具有潜在的应用前景。
第一性原理 Heusler合金 电磁特性 电子性质 自旋极化 异质结 磁性器件 first-principle Heusler alloy electromagnetic property electronic property spin polarization heterojunction magnetic device
1 遵义师范学院物理与电子科学学院,遵义 563006
2 贵州师范大学物理与电子科学学院,贵阳 550025
二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti2N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti2N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti2N-Sc、Ti2N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti2N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。
MXene纳米片 第一性原理 电磁特性 过渡金属 掺杂 自旋极化率 MXene nanosheet first-principle Ti2N Ti2N electromagnetic property transition metal doping spin polarization rate Ti2N-Sc Ti2N-Sc
1 北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
2 量子物质协同创新中心, 北京 100871
3 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
光与物质的相互作用一直是科学的主旋律之一。随着超强超短激光技术的快速发展,如今人们可以研究单个原子的内部世界,并调控光与电子的相互作用,从而实现了对原子内电子的超快动力学过程的探索。强激光诱导的原子隧道电离是众多强场物理现象的基石,具有重要的研究意义,也是研究前沿的热点之一。综述了强场原子隧道电离的最新研究进展,基于隧道电离在自然坐标系(即抛物坐标系)中的非绝热隧穿理论,得到电子隧穿后的坐标分布和动量分布。介绍了电子在隧穿过程中获得的初始相位(即势垒下相位)的理论描述和实验测量方法。基于势垒下相位揭示出电子隧穿的量子动力学信息。综述了强激光场原子隧道电离过程中光电子自旋极化的研究进展,利用正交双色光场可以在时间和空间两个维度上精确地调控光电子的自旋自由度。最后进行了总结并展望了未来的研究前沿。
原子和分子物理学 强场光物理 隧道电离 光电子势垒下相位 光电子自旋极化
1 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
高精细度光学微腔是强耦合腔量子电动力学(QED)实验系统的核心。然而,受限于光学微腔有限的介入空间,被光学腔俘获的原子内态很难得到有效的初始化处理。通过选用与原子基态及更高阶激发态相互作用的光场,有效避免了微腔腔镜对介入空间的限制,实现了对光学微腔内的原子内态的光泵浦及原子态(自旋极化)的有效制备。同时,基于强耦合光学微腔与腔内不同原子内态的耦合强度差异,建立了一套用于描述和优化腔内原子极化率的模型,最终获得了85%的腔内铯原子的态制备效率。
原子与分子物理学 原子自旋极化 光学微腔 强耦合 光泵浦
北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。
非线性光学 超快激光 强场物理 非绝热隧道电离 阿秒钟 电子自旋极化
北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京100871
综述了自旋电子学的一些新进展,重点介绍了自旋极化的光学注入、弛豫机制和光学探测等方面的内容,并涉及到与自旋有关的自旋霍尔效应(SHE)和纯自旋流等物理效应。
光电子学 自旋电子学 自旋极化 半导体 自旋霍尔效应 纯自旋流
利用传统的密度泛函理论在B3LYP/6-31+G(d)水平上优化了铝簇(Aln+,Aln与Aln-,n=2~9)的几何结构,并利用偶合的微扰的密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(3df)水平上计算了核自旋-自旋偶合常数.优化结果表明Aln(n=2~9)中的电子是自旋极化的,与早期的质谱实验一致.核自旋-自旋偶合常数的计算结果表明电子的自旋极化与原子核的自旋取向有密切关系.
铝团簇 电子的自旋极化 核自旋-自旋偶合常数 aluminum clusters electronic spin polarization spin-spin coupling constants (SSCCs) 原子与分子物理学报
2007, 24(2): 257