学术背景与问题提出 在计量学领域，量子霍尔效应（Quantum Hall Effect, QHE）和约瑟夫森效应（Josephson Effect）分别提供了电阻（欧姆）和电压（伏特）的量子标准。然而，传统的量子霍尔电阻标准（Quantum Hall Resistance Standards, QHRs）依赖于强磁场（通常需要超导磁体产生10特斯拉以上的磁场），这限制了其在实际应用中的便利性，尤其是在与约瑟夫森电压标准（Josephson Voltage Standards, JVS）结合时，因为JVS在磁场中无法正常工作。因此，如何在零外磁场下实现高精度的电阻量子标准成为了一个重要的研究方向。 量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）的发现...
高性能p型场效应晶体管：二维材料的替代掺杂与厚度控制 学术背景 随着半导体技术的不断发展，硅基场效应晶体管（FET）在性能提升方面逐渐接近物理极限。为了突破这一瓶颈，研究人员开始探索二维（2D）材料作为硅的潜在替代品。二维过渡金属二硫属化物（TMDs），如二硫化钼（MoS₂）、二硒化钼（MoSe₂）和二硒化钨（WSe₂），因其原子级平滑的表面和优异的电学性能，成为研究的热点。然而，尽管n型二维FET取得了显著进展，p型二维FET的发展却相对滞后。这主要是由于金属-二维材料接触界面处的费米能级钉扎效应，导致p型载流子注入效率低下，接触电阻（Rc）较高。 本文的研究旨在通过替代掺杂和厚度控制，解决p型二维FET的性能瓶颈问题。具体来说，作者通过在MoSe₂和WSe₂中引入钒（V）、铌（Nb）和钽...
无缝石墨烯自旋阀的构建：基于范德华磁体Cr₂Ge₂Te₆的邻近效应 研究背景与意义 石墨烯作为一种二维材料，因其优异的电子传输性能和长自旋扩散长度，在自旋电子学中具有重要的潜在应用价值。然而，石墨烯自身的自旋-轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）和磁交换耦合（Magnetic Exchange Coupling, MEC）较弱，这限制了其在自旋信息生成和操控中的功能。而通过邻近效应（Proximity Effects），即利用与相邻材料的短程相互作用，可以在石墨烯中引入额外的物理性质，从而提升其自旋器件的性能。尽管此前研究已分别在石墨烯中实现了SOC和MEC的独立调控，但二者共存的案例尚未被明确验证。此外，完全依赖邻近效应构建一体化自旋电子器件仍是一个技术挑战。 近期...
高迁移率 n 型二硫化钼晶体管中分数量子霍尔相研究 背景与研究动机 在低温下，基于半导体过渡金属二硫属化物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）的晶体管理论上可提供高载流子迁移率、强自旋轨道耦合和内在的强电子相互作用。这使其成为探索多体电子相互作用和量子态的理想平台。然而，由于在极低温下实现与 TMD 材料的鲁棒欧姆接触（Ohmic Contact）的挑战，长期以来，尚无法全面研究费米水平接近能带边缘情况下电子关联的特性，特别是在部分填充 Landau 能级（Landau Levels, LLs）下的分数量子霍尔（Fractional Quantum Hall, FQH）现象。 本文作者提出了一种“窗口接触技术”，成功实现了从毫开尔文到室温范围内的 ...
非线性耦合在原子级薄MoS₂纳米机电谐振器中的研究 学术背景 随着纳米技术的快速发展，纳米机电系统（Nanoelectromechanical Systems, NEMS）在传感器、信号处理和量子计算等领域展现出巨大的应用潜力。特别是二维（2D）材料，如二硫化钼（MoS₂），因其原子级厚度、优异的机械性能和电学特性，成为构建NEMS的理想材料。MoS₂等二维材料在纳米尺度下表现出多模态共振和非线性动力学行为，这些特性为研究新型器件物理提供了独特的平台。 在NEMS谐振器中，非线性模态耦合是一个重要的研究课题。当谐振器被驱动到非线性区域时，不同振动模式之间会发生能量交换，导致共振频率的偏移和其他复杂的动力学现象。理解这些非线性耦合机制对于设计高性能的NEMS器件至关重要。然而，现有的研究大多集...
太赫兹场诱导的FePS₃近临界点的亚稳态磁化 学术背景 近年来，利用光控制量子材料的功能性质已成为凝聚态物理的前沿领域，研究者们发现了多种光诱导的物质相，如超导性、铁电性、磁性和电荷密度波等。然而，大多数情况下，光诱导的相在光关闭后会在超快时间尺度内恢复到平衡态，这限制了它们的实际应用。因此，寻找能够稳定非平衡态的策略成为了一个复杂且持续的任务。太赫兹（THz）脉冲由于其低光子能量，能够选择性地激发集体模式，同时保持轨道和电子自由度处于基态，因此近年来备受关注。 本文的研究团队通过使用强太赫兹脉冲，在范德华反铁磁体FePS₃中诱导出了一种亚稳态磁化，其寿命超过2.5毫秒。这一发现展示了通过太赫兹光在层状磁体中通过非热途径有效操控磁性基态的可能性，并确立了在临界点附近具有增强序参量涨落的区域作...
铁电向列液晶中由双半整数表面缺陷组成的π畴壁研究 学术背景 铁电材料中的π畴壁（π domain walls）是分隔不同极化区域的界面，其结构不仅在基础研究中具有重要意义，还在许多实际应用中具有重要价值。铁电向列液晶（ferroelectric nematic liquid crystals）是一种具有微观取向有序和宏观自发极化的极性流体。与传统的铁电晶体不同，铁电向列液晶具有连续的平移对称性，表现出低驱动电场、高光学非线性响应、极性拓扑结构等独特性质。这些特性不仅具有科学意义，还在非线性光学和光电应用中具有潜在价值。 尽管对固体铁电材料中的π畴壁已有深入研究，但其在流体中的结构仍不完全清楚。特别是，π畴壁在铁电向列液晶中的内部结构及其动力学行为尚未得到充分解释。本研究旨在揭示铁电向列液晶中...
背景介绍 近年来，研究者们对Mott绝缘体中的电子-空穴晶体产生了浓厚的兴趣。这类晶体能够实现量子激发态，具备承载反流超流性和拓扑序的潜力，并且具有长程量子纠缠的特性。然而，对于Mott绝缘体中电子和空穴晶体共存的实验证据尚未充分展现。在通常条件下，强电子-电子相互作用会驱动新晶体序的形成，引发Wigner晶体或者掺杂Mott绝缘体中的电荷有序现象。该类型的电子晶体是一个表现出多度量自由度的强量子涨落的多体系统，这已被用于量子模拟中。 来源介绍 该研究论文由多个研究机构的研究人员共同撰写，包括新加坡国立大学功能智能材料研究所、化学系、高级二维材料中心，北大深圳研究生院高级材料学院，俄罗斯莫斯科物理技术学院光子与二维材料中心等。具体的作者包括Zhizhan Qiu、Yixuan Han、Kei...
非热声子动力学与激发子凝聚态的表面敏感电子衍射探测 背景介绍 激子和声子之间的相互作用决定了光激发材料中的能量流动，并控制了相关相的出现。随着材料科学的发展，探测三维结构动力学的电子或X射线脉冲技术可以揭示电子-声子相互作用的强度、强耦合模式的衰减通道及三维有序的演变。然而，二维材料和功能异质结构的固有各向异性及其对远平面声子极化的访问需求，激发了对新技术的需求。 研究来源 本文由Felix Kurtz、Tim N. Dauwe、Sergey V. Yalunin、Gero Storeck、Jan Gerrit Horstmann、Hannes Böckmann和Claus Ropers等人撰写，来自Max Planck Institute for Multidisciplinary Sci...
光诱导水解离在金红石二氧化钛表面的电子-原子核动力学研究 研究背景与动机 光催化水裂解是光催化技术的重要应用之一，而二氧化钛（TiO₂）是一种具有重要应用前景的光催化材料。尽管二氧化钛在光催化水裂解和实际应用中的表现令人瞩目，但其光诱导水解的微观机制仍未完全揭示。本文研究团队通过第一性原理动态模拟，解析了在典型水-金红石TiO₂(110)界面上，光生载流子的传输路径和光诱导的水解离过程。这一研究不仅为理解光催化表面反应提供了重要的见解，也可能为提升光催化性能提供新的可能性。 研究来源与作者介绍 本研究由北京凝聚态物理国家重点实验室和中国科学院物理研究所的You Peiwei、Chen Daqiang、Liu Xinbao和Zhang Cui，松山湖材料实验室的Zhang Cui，以及普林斯顿...