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首页>> news>> 2023年10月组内文献阅读汇报



Metasurface-Enabled Generation of Circularly Polarized Single Photons


单光子源是量子通信、量子计算和量子增强计量的关键实现技术之一。用于实现单光子源的典型独立量子发射体具有低发射率、无定向发射和偏振特性定义不明确等特点,这些特点使得量子发射体无法直接应用于量子技术。具有自旋角动量的单光子是手性量子光学的核心,即圆偏振单光子。然而圆偏振单光子通常是在低温下将量子发射器置于强磁场中产生的。在这项工作中,证明了一种基于非辐射耦合表面等离子激元模式的偶极子量子发射体在室温下产生高定向的单光子流,在与光学超表面的相互作用下以准直单光子流的形式辐射到自由空间,并携带设计的自旋角动量(SAM) 的可行策略。该源由具有方位变化宽度的介电圆形纳米脊组成,在含有氮空位中心的纳米金刚石周围的介电保护银膜上制造。通过适当设计的相位,利用纳米脊散射的量子势场,可以获得明确的自旋角动量SAM(手性为> . 0 8)和高定向性(收集效率高达92%)。

Adv. Mater. 2020, 32, 1907832.



报告人:罗猜


Multiple channelling single-photon emission with scattering holography designed metasurfaces


单光子发射是各种量子信息技术的重要组成部分,包括量子通信和密码学、传感、以及量子现象的基础研究。然而,在自由空间中,量子发射器的自发发射通常方向性不好,偏振性差。快速发展的量子技术需要一个技术平台来提供一种可靠的方法来实现具有可控发射方向和偏振的、最好的片上、通用和高效的单光子源。引导单光子在多个明确定义的方向发射,并同时控制其偏振特性是许多量子技术的应用非常需要的。该工作证明可以通过使用量子发射器非辐射耦合到表面等离极化激元(SPPs)来实现,这些激元通过适当设计的元表面被散射成外向的自由传播波。量子发射器耦合的超表面设计是基于以径向发散的表面等离极化激元为参考波的散射全息方法。利用以单锗空位中心制备的纳米金刚石为中心的全息超表面,该工作实验证明了利用正交线性极化沿不同15°离法线方向传播的两束准直的单光子光束在芯片上集成的有效生成。

Nat Commun 14, 6253 (2023).



报告人:罗猜


All-Optical Reconfigurable Excitonic Charge States in Monolayer MoS2


过渡金属硫族化合物(TMDs)是一种具有原子级的厚度特征尺寸以及优良的光、电性质的典型二维纳米材料,并在新型微纳光电器件中具有广阔的应用前景。激子(或中性激子),指激发电子和空穴通过库仑力形成的中性电荷对,是二维TMDs材料中主要的载流子形式之一。中性激子能够与环境中的多余电子结合形成带电激子。通过激子电荷态性质的调控,可以实现激子的结合能、复合速率、扩散速率等特性的有效控制,直接影响TMDs光电器件的工作性能。本论文揭示了飞秒激光通过诱导材料缺陷产生、界面电荷转移,表面气体吸/脱附实现单层MoS2激子电荷态调控的机理。通过飞秒激光辐照的开关和功率调节,有效控制了材料中带负电的硫空位缺陷产生和电负性气体的吸/脱附,实现了单层MoS2中性激子和带电激子之间可逆、多级调控与激光编码,进而实现激子复合/扩散动力学的调控。该技术可以拓展至不同的TMDs二维材料和衬底,为基于TMDs的新型微纳光电器件性能调控提供了高效、便利的技术手段。

Nano Lett. 2023, 23, 1514-1521.



报告人:张天天


A chemical-dedoping strategy to tailor electron density in molecular-intercalated bulk monolayer MoS2


二硫化钼(MoS2)具有明显的层依赖的物理性质,是研究最广泛的二维层状半导体之一。与体材料不同,单层MoS2具有直接带隙和较大的激子结合能。如果减少MoS2的层数到单层也会破坏反演对称性,为谷电子、非线性光学和压电性等应用领域打开新的可能性。但单层限制了MoS2的光学性质,使其易受环境变化影响。为了获得类似单层的性质,有必要找到解耦多层MoS2之间相互作用的方法,但不剥离为孤立单层。一种策略是使用大型有机阳离子来插入MoS2,从而扩展层间距离并削弱层间耦合。然而,插层的MoS2通常表现出与阳离子插层过程本质上相关的高电子掺杂水平。这种重电子掺杂可能会减少所需的单层半导体性质,限制了其在光电应用中的潜力。因此,对这种插层的2D材料进行精确的电子密度化学控制至关重要。研究者报道了一种快速、可控和可扩展的制备BM-MoS2薄膜的工艺,该薄膜由多层MoS2在垂直方向上堆叠组成,由分子间隔层分开,以避免层间耦合。通过使用特定的电子脱掺杂策略,BM-MoS2保留了单层片的固有物理性质,但光学截面增加(与原子薄的单层MoS2相比),从而产生优越的激子发射和吸收。所得薄膜显示出强激子发射、高谷极化和增强的光电响应, 为这些单层材料在实际器件中的应用开辟了一条可扩展的途径,这是典型单层材料难以实现的。此外,分子嵌入体单层材料可以扩展到其他层状材料和CTAB以外的广泛功能分子(如磁性分子、光敏分子、热敏分子和生物活性分子),为基础研究和技术应用提供了一个多功能的材料平台。 。

nature synthesis, 2023,



报告人:张天天


Contact Properties of Two-Dimensional Ferroelectric α‑In2Se3


北京大学Bo Liu、Fengjiao Lyu、Bin Tang和Xuan Li研究员团队在ACS Applied Electronic Materials上发表了题为“Contact Properties of Two-Dimensional Ferroelectric α‑In2Se3.”的研究。作者通过研究场效应晶体管的特性,提取了铁电α-In2Se3纳米片与金属接触处的肖特基势垒高度(SHBs)。具有不同功函数的三种典型金属,钛(Ti)、铬(Cr)和钯(Pd)被用作源/漏电极。测得Pd接触的SBHs为52 meV,Cr接触的SBHs为24 meV,而Ti与α-In2Se3纳米片形成欧姆接触。结果表明,在α-In2Se3导带底附近有一个显著的费米能级钉扎。使用转移长度法(TLM),作者发现,对于Pd和Ti接触,随着In2Se3厚度从56 nm减小到大约20 nm,接触电阻显著增加。,而Pd接触的接触电阻比Ti接触的接触电阻大几倍。这些结果对理解2D铁电材料的接触特性具有重要意义。

Bo Liu. et al. ACS Appl. Electron. Mater. 2021, 3, 4604−4610.



报告人:刘腾漳


Multi-Functional Platform for In-Memory Computing And Sensing Based on 2D Ferroelectric Semiconductor 𝜶-In2Se3.


北京大学Xuan Li、Shuo Li、Jiamin Tian研究员团队在Advanced Functional Materials上发表了题为“Multi-Functional Platform for In-Memory Computing And Sensing Based on 2D Ferroelectric Semiconductor 𝜶-In2Se3”的研究。首次报道了一种由完全由无褶皱的2D铁电半导体𝜶-In2Se3制成的集成有光电探测器、可重构逻辑开关和视觉感知处理功能的多功能平台。依赖于光的强度和波长将宽带光信息解调成电信号,并执行可重构的逻辑切换。该平台对光和电刺激都具有出色的灵敏度,可以在栅极电压调制下以易失性/非易失性方式响应可见光至短波红外区域的光。凭借其简单的结构、独特的光电交互和可控的操作机制,该平台有可能简化神经形态计算电路系统的复杂性,为适合人工智能应用的高性能混合技术铺平道路。

Xuan Li. et al. Adv. Funct. Mater. 2023, 2306486.



报告人:刘腾漳


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