超快纳米光谱与成像技术的最新进展：基于探针显微镜的应用 研究背景 近年来，随着光学显微技术的飞速发展，科学家们对纳米尺度物理现象的理解取得了显著进步。然而，传统的远场光学显微技术受限于光学衍射极限，难以实现亚波长级别的空间分辨率。与此同时，量子材料、二维材料（2D Materials）、有机分子材料等新型材料的研究需求日益增加，这些材料中的光-物质相互作用往往发生在极短的时间尺度（飞秒至纳秒）和极小的空间尺度（纳米至埃级别）。因此，开发能够同时提供高空间分辨率和高时间分辨率的显微技术成为科学研究的关键。 为了突破传统光学显微技术的限制，扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）逐渐崭露头角。特别是结合超快光学技术的SPM方法，如超快散射型近场光学显微镜（U...
高性能宽带光学调制器的研究：基于石墨烯和六方氮化硼堆叠结构的创新设计 研究背景与问题提出 随着光通信技术的快速发展，电光调制器在现代电信系统中扮演着至关重要的角色。然而，如何在提高调制深度的同时降低插入损耗，一直是该领域面临的重大挑战。近年来，二维材料（如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和二硫化钼 (MoS₂)）因其独特的光电特性而受到广泛关注。特别是石墨烯，由于其高载流子迁移率、可调节的光学性质以及与表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的强相互作用，被认为是开发高性能光学调制器的理想材料。 尽管已有研究在基于石墨烯的光学调制器方面取得了一定进展，但这些器件往往存在调制深度不足或插入损耗过高的问题。此外，传统调制器的设计通常依赖于厚介质层，这...
研究背景与问题引入 非线性波系统是物理学、光学和凝聚态物理等领域的核心研究对象之一。然而，现实中的非线性波系统往往受到随机噪声的干扰，这种干扰可能显著改变波的行为特性，例如孤子（Soliton）的传播、波湍流（Wave Turbulence）的形成以及模式生成（Pattern Formation）。为了更准确地描述这些复杂现象，科学家们提出了随机非线性薛定谔方程（Stochastic Nonlinear Schrödinger Equation, SNLSE），并在此基础上进一步发展了随机共振非线性薛定谔方程（Stochastic Resonant Nonlinear Schrödinger Equation, SRNLSE）。SRNLSE结合了色散效应（如时空色散和模间色散）以及非线性效应...
经典与量子自旋液体中大尺度密度涨落的异常抑制 学术背景 经典自旋液体（Classical Spin Liquids, CSLs）和量子自旋液体（Quantum Spin Liquids, QSLs）是凝聚态物理中极具吸引力的研究领域。CSLs 是一种不具有长程磁序的物态，其基态具有大量的简并性。而当引入量子涨落时，这些经典基态之间的动力学相互作用可以催生出 QSLs，QSLs 是高度纠缠的量子相，具有分数量子激发和拓扑序等奇特性质。 然而，尽管 QSLs 的理论研究已经取得了显著进展，但实验上直接观测到 Z2 QSLs 仍然具有挑战性。此外，关于 CSLs 和 QSLs 的结构特性，尤其是其大尺度密度涨落的性质，尚未得到系统的研究。因此，本文旨在揭示 CSLs 和 QSLs 中一种隐藏的大尺...
石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格中的扩展量子反常霍尔态 学术背景 近年来，拓扑平带中的电子行为引起了凝聚态物理领域的广泛关注。拓扑平带中的电子在强关联效应下可以形成新的拓扑态，这些态在零磁场下表现出量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）。特别是，多层石墨烯与六方氮化硼（hBN）形成的莫尔超晶格系统为研究这些拓扑态提供了理想的平台。此前的研究表明，五层菱面体石墨烯（rhombohedral graphene, RG）与hBN的莫尔超晶格在约400毫开尔文的温度下表现出分数量子反常霍尔效应（Fractional Quantum Anomalous Hall Effect, FQAHE），这引发了关于其机制和莫尔效应作用的广泛讨论。 然而，关于这些拓...
背景介绍 近年来，扭转双层和三层石墨烯中的超导性发现引发了广泛关注。这些系统的关键特征在于层间耦合与莫尔超晶格之间的相互作用，导致了低能平坦带的出现，这些平坦带具有强关联性。类似的平坦带也可以通过其他二维材料（如过渡金属二硫化物，TMDs）的晶格失配或扭转异质结构中的莫尔图案诱导产生。尽管在莫尔TMDs中已经观察到了多种关联现象，但超导性的稳健实验证据仍然缺乏。本文报告了在5.0°扭转双层WSe₂中观察到的超导性，最高临界温度为426 mK。这一发现表明，莫尔平坦带超导性不仅限于石墨烯结构，TMDs中的本征特性（如带隙、强自旋-轨道耦合、自旋-谷锁定和磁性）为探索更广泛的超导参数空间提供了可能性。 论文来源 本文由Yinjie Guo、Jordan Pack、Joshua Swann等作者共...
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 ...