手征介质与陈绝缘体界面附近原子的自发辐射研究

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵,并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材料特性参数影响下的原子自发辐射进行了数值计算,分别对平行和垂直于界面的偶极子自发衰减率进行讨论,并对辐射模式和消逝模式下的自发辐射进行了分析.结果表明,由于手征参量的存在,手征介质界面附近的原子自发衰减率与普通介质相比被增强.陈绝缘体则使得界面附近原子的自发辐射被明显抑制,且当手征参量较大时,陈绝缘体的抑制效应更加显著.     

单镜面附近激发态极化原子的自发辐射

利用格林函数和费米黄金定律,我们计算了单镜面附近的激发态极化原子的自发辐射率。结果表明：原子的自发辐射与原子的极化偶极距取向有关,并且随着原子与镜面间距的增大,辐射率呈现正弦形式的振荡。当偶极距取向与镜面方向平行时,自发辐射的正弦式振荡最为激烈。但是随着极化方向与镜面方向夹角的增大,自发辐射的振荡越来越弱。当偶极距取向与镜面垂直时,振荡几乎消失。利用光子的闭合轨道理论,我们可以发现激发态原子偶极距取向影响辐射光子数的多少,从而可以改变原子的自发辐射率。     

拓扑绝缘体薄膜和有限尺寸效应

拓扑绝缘体是近年来发现的一类新的量子材料,已成为凝聚态物理的研究热点领域.厚度仅几纳米的拓扑绝缘体薄膜不但具有奇特的物理性质,而且还是拓扑绝缘体应用于平面器件的基础.文章以Bi2Se3为例,介绍了Bi2Se3家族拓扑绝缘体薄膜的分子束外延生长以及其能带、自旋结构和拓扑性质随层厚的演化.这些结果为人工调控拓扑绝缘体的电子结构和物理性质提供了指导.     

拓扑绝缘体薄膜和有限尺寸效应

拓扑绝缘体是近年来发现的一类新的量子材料,已成为凝聚态物理的研究热点领域.厚度仅几纳米的拓扑绝缘体薄膜不但具有奇特的物理性质,而且还是拓扑绝缘体应用于平面器件的基础.文章以Bi2Se3为例,介绍了Bi2Se3家族拓扑绝缘体薄膜的分子束外延生长以及其能带、自旋结构和拓扑性质随层厚的演化.这些结果为人工调控拓扑绝缘体的电子结构和物理性质提供了指导.     

光子闭合轨道理论对单镜面附近原子自发辐射率的解释

利用腔量子电动力学计算了原子在全反射镜面附近的自发辐射率。结果表明,所得的震荡谱和原子到镜面的距离有关。通过傅立叶变换,得到与这些振荡谱相对应的频率谱。为了解释这种现象,我们首次将闭合轨道理论用于研究辐射原子在单镜面附近的自发辐射率,给出了对原子自发辐射现象新的理论解释。     

基于频域有限差分法的二维自发辐射特性研究

原子自发辐射效率的提高对单光子源等光电子设备的研究和制造具有重要的意义.本文推导了自发辐射率和局域态密度的格林函数表示形式,通过频域有限差分法求解格林函数,得到自发辐射率的数值特性.分析了在不同金属材料、结构以及辐射波长下的自发辐射率,探讨了其内在的物理机理,结果表明:特定波长下介质的表面等离激元效应会增强自发辐射,不同材料和结构对辐射效率的提高有不同的影响.该研究结果可为新型纳米器件及光电子设备的制造以及优化提供重要的参考.     

拓扑绝缘体电子态的电场调控

文章简要介绍了对拓扑绝缘体性质的电场控制,主要包括三维拓扑绝缘体表面磁性的电场控制、电子在p-n结中的类光输运行为以及拓扑绝缘体量子点的特性.     

拓扑绝缘体的普适电导涨落

拓扑绝缘体因其无能量耗散的拓扑表面输运而备受关注, 揭示拓扑表面态因其 的贝利相位而产生的拓扑输运现象, 将有助于拓扑绝缘体相关器件的应用开发. 本文回顾了普适电导涨落(UCF) 揭示拓扑绝缘体奇异输运性质的研究进展. 通过调控温度、角度、门电压、垂直磁场和平行磁场等外部参量, 实现了对拓扑绝缘体的UCF 效应的系统研究, 证实了拓扑绝缘体中二维UCF 的输运现象, 并通过尺寸标度规律获得了UCF 的拓扑起源的实验证据, 讨论了拓扑表面态的UCF 的统计对称规律. 从而实现了对拓扑绝缘体UCF 效应的较为完整的理解.     

拓扑绝缘体电子态的电场调控

文章简要介绍了对拓扑绝缘体性质的电场控制,主要包括三维拓扑绝缘体表面磁性的电场控制、电子在p-n结中的类光输运行为以及拓扑绝缘体量子点的特性.     

纳米尺度下超导体和拓扑绝缘体的电输运特性

超导体和拓扑绝缘体研究是当前凝聚态物理领域中的重大课题.文章重点介绍了作者所在实验室在纳米超导和拓扑绝缘体电输运领域的实验进展,其中包括金属和铁磁纳米线中的超导近邻效应、半金属纳米线中的新奇超导特性、拓扑绝缘体薄膜中的量子输运以及超导态-拓扑量子态的相互作用等,并对该领域的进一步发展进行了展望.     

左手材料中原子的自发辐射

近年来，左手材料的研究引起了人们极大的兴趣。左手材料通常由亚波长金属微结构（尺度远小于波长）构成，存在着电等离子体振荡频率和磁等离子体振荡频率。人们已经开始关注左手材料中原子的辐射性质，但以往的研究主要针对原子跃迁频率远离介质（等离子体）共振频率的情况。我们针对二能级原子跃迁频率和介质等离子体振荡频率共振的情况作了理论研究。由于在介质共振频率附近真空场被强烈改变了，计算结果表明其中的原子的自发辐射性质与自由空间中有明显不同。应用自发辐射的非马尔可夫理论，我们发现原子和介质中真空场的相互作用导致了原子-光场束缚态的出现。我们进一步分析了介质吸收对自发辐射的影响，证明存在吸收时在一定条件下原子和真空场的相互作用的特性仍可以得以保持。     

原子自发辐射的非马尔科夫理论

韦斯可夫-维格勒的自发辐射理论存在两个问题: 1.假定了每个时刻上能级布居数N2的衰减率与该时刻的N2值成正比,与它过去的值无关.这并非是理所当然的,而是马尔科夫近似下的结果.2.该理论中的比例常数取为爱因斯坦A系数,而A系数是在忽略了原子的有限大小条件下求出的结果.     

二能级原子与高品质因子腔的自发辐射特性

用全量子理论研究二能级原子单模腔耦合系统,通过理论推导和数值计算得出系统的自发辐射光谱和平均粒子数密度.共振时腔与原子的发射光谱在强耦合与弱耦合区域有所不同,腔发射光谱分裂只出现于强耦合区域,而原子发射光谱由于腔感应透明效应在弱耦合区域出现了缺口.本文系统地研究了原子与腔在失谐时的发射光谱,在好腔机理(腔线宽小于原子线宽g)原子与腔即使在大失谐时腔发射出腔频率的光子,这给当前实验上困惑的特性提供了一个理论依据.为了给腔感应透明效应一个新的深入了解,还研究了原子与腔平均粒子数密度随时间的演化,以及平均粒子数密度与光强度之间的关系. 关键词： 自发辐射 强耦合 腔感应透明 好腔机理     

拓扑绝缘体薄膜生长与栅电压调控输运特性研究

文章讨论了三维拓扑绝缘体制备和输运性质研究方面的进展情况.首先介绍了拓扑绝缘体体材料和薄膜的制备,并介绍了文章作者利用分子束外延方法,在硅表面以及高介电常数材料钛酸锶表面生长高质量拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的工作.然后介绍了拓扑绝缘体输运研究的现状,以及文章作者在栅电压调控拓扑绝缘体外延薄膜的化学势和输运性质方面的研究成果.     

拓扑绝缘体薄膜生长与栅电压调控输运特性研究

文章讨论了三维拓扑绝缘体制备和输运性质研究方面的进展情况.首先介绍了拓扑绝缘体体材料和薄膜的制备,并介绍了文章作者利用分子束外延方法,在硅表面以及高介电常数材料钛酸锶表面生长高质量拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的工作.然后介绍了拓扑绝缘体输运研究的现状,以及文章作者在栅电压调控拓扑绝缘体外延薄膜的化学势和输运性质方面的研究成果.     

拓扑绝缘体表面态的STM研究

文章主要介绍了利用扫描隧道显微镜对拓扑绝缘体表面态进行的一系列研究工作,包括拓扑绝缘体表面态的电子驻波以及拓扑表面态的朗道量子化现象.这些工作对于拓扑绝缘体基本性质的确立以及深入理解具有十分重要的意义.     

二维有机拓扑绝缘体的研究进展

新材料的发现促进了科学与技术的进步.拓扑绝缘体是近期材料领域新的研究热点,相关研究的进一步深入,不仅加深了人们对材料物理性质的理解,也为其在自旋电子学和量子计算机等领域的潜在应用提供了有价值的参考.近年来,理论工作预测了一系列由金属和有机物构筑的二维有机拓扑绝缘体,本文主要介绍六角对称的金属有机晶格与Kagome金属有机晶格两类典型的二维有机拓扑绝缘体的研究进展,其中重点介绍了理论预测的氰基配位二维本征有机拓扑绝缘体.除了理论计算方面的工作,还简要介绍了关于二维有机拓扑绝缘体材料合成方面的实验工作.二维有机拓扑绝缘体的理论与实验研究不仅拓展了拓扑绝缘体的研究体系,还为寻找新的拓扑绝缘体材料提供了思路.     

拓扑绝缘体椭球粒子的电磁散射

利用麦克斯韦方程组,用球矢量波函数展开了长椭球坐标系中的电磁场分量; 根据拓扑绝缘体的本构关系,修正了椭球内外的电磁场;利用拓扑绝缘体的边界条件, 推导了散射系数和散射电磁场.模拟结果表明:当时间反演对称打破时,拓扑磁电参数对散射截面有明显影响.     

拓扑绝缘体表面态的STM研究

文章主要介绍了利用扫描隧道显微镜对拓扑绝缘体表面态进行的一系列研究工作,包括拓扑绝缘体表面态的电子驻波以及拓扑表面态的朗道量子化现象.这些工作对于拓扑绝缘体基本性质的确立以及深入理解具有十分重要的意义.     

两原子自发辐射线型的一般理论

研究了两个双能级原子与真空腔场具有不同相互作用强度时的自发辐射线型。在一般情况下,两原子系统的“真空场拉比劈裂”存在12峰结构。单原子的双峰结构和两等同原子的6峰结构可作为特例得出。