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- 2019
- E. 光电子能谱 B. 通量生长法 D. 拓扑绝缘体 A. 层状混合阴离子化合物
- 材料科学与工程
- University of Yamanashi
- High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
- National Institute for Materials Science
- Kyushu Institute of Technology
- Hokkaido University
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以拓扑绝缘体硒化铋(Bi2Se3)作为可饱和吸收体，在C波段区域实现被动调Q和锁模的掺铒光纤激光器
摘要： 我们通过使用拓扑绝缘体硒化铋（Bi2Se3）作为可饱和吸收体（SA），实验性地演示了掺铒光纤激光器（EDFL）的Q开关和锁模运行。制备的Bi2Se3 SA表现出39.8%的调制深度和90.2 MW/cm2的饱和强度。将该Bi2Se3 SA集成到激光腔中后，产生了重复频率范围为23.5 kHz至68.2 kHz、脉宽范围为2.4 μs至8.6 μs的Q开关脉冲，计算得出最大峰值功率为19.9 mW。通过在现有激光腔中额外插入5米长的单模光纤（SMF），我们的腔体还能产生重复频率为23.3 MHz、脉宽为0.63 ps的孤子锁模脉冲。在孤子光谱中观察到了由凯利边带和四波混频（FWM）引起的光谱峰。Q开关和锁模脉冲在实验室环境中均表现稳定，这使得利用Bi2Se3 SA实现紧凑、低成本的脉冲光纤激光器成为可能，可应用于各种光子学领域。
关键词： 拓扑绝缘体，硒化铋，调Q，掺铒光纤激光器，锁模
更新于2025-11-28 14:24:03
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用于铥掺杂光纤激光器中畴壁暗脉冲生成的Bi2Te3拓扑绝缘体
摘要： 我们通过实验验证了掺铥光纤激光器中基于拓扑绝缘体可饱和吸收体（SA）产生的畴壁（DW）暗脉冲。采用块状结构的Bi2Te3作为SA，该材料通过将Bi2Te3与蒸馏水混合后沉积在光纤插芯平台上构建而成。该掺铥光纤激光腔在1956纳米和1958纳米双波长下产生了畴壁暗脉冲。在约80毫瓦泵浦功率下，测得暗脉冲宽度约为10.3纳秒，重复频率约为20.7兆赫兹。据我们所知，这项工作首次实现了基于纳米材料SA的掺铥光纤激光器中畴壁暗脉冲的产生。
关键词： 光纤激光器，Bi2Te3，拓扑绝缘体，畴壁暗脉冲
更新于2025-11-28 14:23:57
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拓扑绝缘子的电子特性。边缘态结构与光伏效应
摘要： 将拓扑学和拓扑相变的概念引入固态物理学，理论预测并随后实验发现了拓扑绝缘体——这是一类新型的三维或准二维介电晶体系统，具有稳定的导电表面态。本文简要综述了拓扑绝缘体的电子特性，特别详细地描述了基于HgTe的二维和三维拓扑绝缘体中边缘与体电子态的结构，并介绍了近期关于电磁场与拓扑绝缘体相互作用以及边缘/表面光伏效应的理论与实验成果。
关键词： 光电效应、拓扑绝缘体、边缘与表面态
更新于2025-09-23 15:23:52
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一类新型二维拓扑材料：CdX（X＝F、Cl、Br和I）
摘要： 二维过渡金属卤化物因其电子学、光电子学及可再生能源存储/转换中的广泛应用而备受关注。通过第一性原理计算发现，新型二维蜂窝晶格结构的过渡金属卤化物CdX（X=F、Cl、Br、I）单层材料具有拓扑特性。当忽略自旋轨道耦合（SOC）效应时，这些材料均表现为狄拉克半金属，其费米面由布里渊区高对称K和K'点处的两个狄拉克点构成?？悸荢OC效应后，CdCl、CdBr和CdI单层呈现具有全局能隙的拓扑绝缘体特性，而CdF则从狄拉克半金属转变为具有局域能隙的拓扑金属。其非平庸拓扑特性进一步通过非平庸边缘态得到验证。CdX（X=F、Cl、Br、I）单层的独特性质展现出其在未来量子计算及新一代高速电子器件中的应用潜力。
关键词： 拓扑绝缘体、拓扑金属、二维过渡金属卤化物
更新于2025-09-23 15:23:52
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拓扑绝缘体Bi?Se?表面台阶处二维狄拉克电子束缚态的实验观测
摘要： 三维拓扑绝缘体的拓扑?；け砻嫣芯慷拗柿康依说缱犹峁┝四Ｐ涂蚣堋Ｍǔ＝仄司堤灞砻娴奶ń资游依说缱拥纳⑸涮?，相关研究主要聚焦于入射电子与散射电子的干涉效应，而远离狄拉克点处狄拉克锥的扭曲起着重要作用。本文通过实验证明了台阶附近还存在另一种重要效应——台阶附近的能带弯曲会导致相应势阱中形成一维束缚态。我们通过对拓扑绝缘体Bi2Se3表面进行扫描隧道显微镜与谱学研究，观测到了此类势阱中的束缚态。数值模拟支持我们的结论，并提供了识别这类态的方法。
关键词： 态密度、狄拉克电子、表面态、边缘态、束缚态、扫描隧道显微镜、Bi2Se3、拓扑绝缘体、扫描隧道谱学
更新于2025-09-23 15:23:52
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PVT法生长的BiTeCl微晶的结构与振动特性
摘要： 采用物理气相传输（PVT）法无需外加输运剂成功生长出高质量BiTeCl微晶。所获板状微晶具有发育良好的(0001)晶面，直径可达约500微米。通过空间群P63mc的X射线单晶结构分析确定晶体相组成：a = 4.2475(6) ?，c = 12.409(2) ?，Z = 2（R = 0.0343）。利用波长为632.8和532.1纳米的激光拉曼显微光谱验证了BiTeCl微晶的相纯度。
关键词： PVT晶体生长、晶体结构、拓扑绝缘体、扫描电子显微镜、BiTeCl、拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于HgTe的二维拓扑绝缘体中电荷中性点附近热载流子的能量弛豫
摘要： 我们展示了基于碲化汞（HgTe）的二维拓扑绝缘体中非线性输运的实验结果：当费米能级钉扎在体相绝缘带隙时，电导主要由类狄拉克螺旋型边缘态主导。研究发现，靠近电荷中性点（CNP）处热载流子的能量弛豫更快，这可归因于CNP附近不均匀电荷分布导致的电荷坑局域特性与不可压缩性。这些电荷坑（量子点）与一维边缘通道的隧穿耦合会随机化相位记忆，从而引发非相干非弹性过程。电场激发的热边缘载流子通过多个电荷坑中的热化过程弛豫至平衡态，同时导致电荷坑内声子发射。在较低温度（T≤10K）下，能量弛豫时间呈现强温度依赖性（τ_e∝T^{-3.5}），该现象被解释为小角度散射机制，与低温下的电阻饱和特性相符。
关键词： 非线性输运、电子-声子散射、能量弛豫机制、非弹性过程、拓扑绝缘体
更新于2025-09-23 15:22:29
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拓扑绝缘体的稀土掺杂：薄膜与异质结构体系的简要综述
摘要： 磁性拓扑绝缘体（MTIs）是一类新型材料，其拓扑非平庸的电子能带结构与长程铁磁有序共存。铁磁基态可破坏时间反演对称性，在拓扑表面态中打开一个能隙，该能隙大小取决于磁矩强度。通过稀土离子掺杂是向材料引入更高磁矩的方法之一，但在Bi2Te3块体晶体中，溶解度极限仅为百分之几。采用分子束外延技术生长掺杂(Sb,Bi)2(Se,Te)3拓扑绝缘体薄膜，可在保持高结晶质量的同时实现高掺杂浓度。本文将综述Dy、Ho和Gd掺杂拓扑绝缘体薄膜的生长、结构、电学及磁学特性。研究表明，虽然拓扑绝缘体中可引入高磁矩，但并未形成铁磁有序。通过利用界面效应，实现了与磁性拓扑绝缘体Cr:Sb2Te3邻近耦合的Dy掺杂Bi2Te3的长程磁有序。显然，经过设计的MTI异质结构提供了结合不同层优势特性的新可能，从而为在更高温度下观测新量子效应提供了理想的材料平台。
关键词： 稀土掺杂、分子束外延、拓扑绝缘体、异质结构、碲化铋、碲化锑
更新于2025-09-23 15:22:29
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双层BiB中的二维拓扑绝缘体
摘要： 借助第一性原理计算，我们提出了一种新型二维（2D）拓扑绝缘体BiB，其具有双层六方晶格结构。声子谱证实了该材料的动态稳定性。若不考虑自旋轨道耦合（SOC）效应，费米能级附近的低能电子态呈现金属性特征；但引入SOC后会产生全局带隙，使该二维材料转变为具有非平庸边缘态的拓扑绝缘体。值得注意的是，晶体场与强自旋轨道耦合这两种机制共同诱导了两次能带反转，并协同调控低能电子态。BiB为研究同一拓扑绝缘体中两种不同机制的相互作用提供了理想平台。此外，其可观的全局非平庸带隙预示着该材料具有较高的工作温度。
关键词： 拓扑绝缘体、边缘态、Z2不变量、自旋轨道耦合（SOC）
更新于2025-09-23 15:22:29
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具有位点选择性硫族原子的Ce(O,F)Sb(S,Se)?单晶的生长与物理性质
摘要： 采用CsCl/KCl熔盐法成功生长出Ce(O,F)Sb(S,Se)2单晶。所得晶体呈板状，典型尺寸为1-2毫米，具有发育良好的ab晶面，便于进行X射线单晶结构分析。该化合物结晶于单斜晶系P21/m空间群，晶格参数为a=4.121(7)?、b=4.109(7)?、c=13.233(15)?、β=97.94(7)°。其结构由Ce-(O,F)层与Sb-SSe层交替堆叠构成，Sb-SSe层中Se原子在面内位点存在选择性占位。X射线吸收精细结构分析表明Ce的价态为Ce3+。该单晶呈现绝缘特性，并在约6K温度下出现磁有序现象。
关键词： E. 光电子能谱 B. 通量生长法 D. 拓扑绝缘体 A. 层状混合阴离子化合物
更新于2025-09-23 15:22:29