太赫兹自由电子激光辐照下单层MoS2、WS2的光探测Hall效应研究
结题报告
批准号:
U1930116
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
徐文
学科分类:
A31.NSFC-中物院联合基金
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
蔡金华、徐勇、李鹏、王超、宋丹、唐筱芳、袁海峰、赵忻念、温华
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中文摘要
项目拟充分发挥我国首台太赫兹(THz)自由电子激光(FEL或CTFEL)具皮秒脉宽微脉冲和高单脉冲功率的特性,应用我国在高灵敏THz探测器研制取得的具国际先进水平的成果,在CTFEL装置上搭建首创的“皮秒THz FEL泵浦-皮秒THz探测”实验平台,并实现其独特的先进测量功能。依托此实验平台,并针对Hall和量子Hall效应这一凝聚态物理学研究的前沿课题,将在室温、无外加磁场的条件下,研究二维过渡金属硫化物(如单层MoS2和WS2)谷电子学材料由于与衬底的邻近效应导致电子能量在不同能谷简并消除诱导的光探测Hall效应,力争在国际上率先实验观测到此效应,并研究CTFEL辐照强度、频率对此效应的影响和调控规律,在装置上做出原创性重要应用科研成果。这将成为在CTFEL装置上搭建的首个综合性光学实验设施,建成后将提升装置的应用技术水平、拓展应用领域,为取得更多原创性研究成果提供先进实验技术。
英文摘要
On the basis that the first Chinese terahertz (THz) free-electron laser (FEL or CTFEL) can provide picosecond (ps) and high-power single pulse THz radiation, we propose to establish "ps THz FEL pump-ps THz probe" system. Utilizing this advanced optical facility, we intend to study photo-detected Hall effect (PDHE) caused by proximity induced interactions in 2D TMD valleytronic materials such as monolayer MoS2 and WS2. We wish that we can be the first to be able to observe this important effect experimentally at room-temperature and in the absence of a magnetic field. We will examine how the radiation intensity and frequency of the CTFEL can affect the PDHE in a 2D TMD valleytronic material. The implementation of this project can promote greatly the technological level for the application of the CTFEL in scientific research and can extend more widely the area of the CTFEL application in order to prodece more innovative research outcomes on the basis of the CTFEL facility.
本项目依托我国自主研制的首台太赫兹自由电子激光装置(CTFEL),搭建先进光学测量平台,结合基于太赫兹时域光谱的偏振和磁光测量,重点研究了谷电子学材料(如单层MoS2、单层WS2、单层hBN等)和其他电子材料(如高迁移率GaSb晶片、MnSn薄膜、拓扑电子材料、石墨烯、纳米碳点材料、单链DNA结构等)的光电及太赫兹光电特性。(1)完成了CTFEL装置用户实验室的升级改造,优化了太赫兹光束传输、整形系统以及太赫兹光束与红光光束的同路系统,可为用户实验提供高品质太赫兹光源以及方便用户装置应用实验的光路调整;(2)研制成能够在CTFEL装置上使用的0.5-3 THz高灵敏太赫兹探测器,该探测器的时间分辨可达纳秒量级;(3)利用CTFEL装置独特的太赫兹脉冲特性,在CTFEL装置上搭建了“皮秒太赫兹自由电子激光泵浦-皮秒太赫兹探测”实验测量平台,此系统与其他目前常用的超快泵浦-探测系统比较,在电子、光电子材料的研究中具有独特的测量技术优势;(4)作为此先进光学测量系统的初步应用,研究了高迁移率GaSb材料的非线性载流子动力学特性,此工作为在CTFEL装置上取得的首项可公开发表的应用研究成果;(5)对不同衬底上具谷电子学特性的二维电子材料的光电、太赫兹光电及太赫兹磁光电物理特性进行了理论和实验研究;(6)对谷电子学材料系统的光探测Hall效应进行了理论和实验研究。应用线偏振太赫兹辐照,在熔融石英衬底上的单层hBN中首次实验观测到太赫兹光Hall效应。项目实施期间,发表学术论文25篇(包括3篇封面/封底及亮度文章和4篇JCR一区文章),一项发明专利授权,三项研究工作被国内外科研机构专题报道,在七个国内外学术会议报道研究成果,培养一名硕士研究生和四名博士研究生毕业。完成了项目任务书要求的各项研究内容和各项预期指标。此项目的研究工作进一步深入了解了谷电子学材料及其他相关电子材料的基本物理特性,为这些新型电子材料的器件应用打下了科学研究基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Growth, Characterization, and Raman spectra of the 1T phases of TiTe2, TiSe2, and TiS2
TiTe2、TiSe2 和 TiS2 1T 相的生长、表征和拉曼光谱
DOI:10.1088/1674-1056/ac306a
发表时间:2021-10
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Xiao-Fang Tang;Shuang-Xing Zhu;Hao Liu;Chen Zhang;Qi-Yi Wu;Zi-Teng Liu;Jiao-Jiao Song;Xiao Guo;Yongsong Wang;He Ma;Yin-Zou Zhao;Fan-Ying Wu;Shu-Yu Liu;Kaihui Liu;Ya-Hua Yuan;Han Huang;Jun He;Wen Xu;Haiyun Liu;Yu-Xia Duan;Jian-Qiao Meng
通讯作者:Jian-Qiao Meng
Terahertz optical Hall effect in p-type monolayer hexagonal boron nitride on fused silica substrate
熔融石英衬底上 p 型单层六方氮化硼的太赫兹光学霍尔效应
DOI:10.1364/ol.421049
发表时间:2021
期刊:Optics Letters
影响因子:3.6
作者:Muhammad Bilal;Wen Xu;Hua Wen;Xingjia Cheng;Yiming Xiao;Lan Ding
通讯作者:Lan Ding
DOI:10.1103/physrevb.105.115423
发表时间:2022-03
期刊:Physical Review B
影响因子:3.7
作者:H. Y. Zhang;Y. M. Xiao;Q. N. Li;L. Ding;B. Van Duppen;W. Xu;F. M. Peeters
通讯作者:F. M. Peeters
Turning single bubble sonoluminescence from blue in pure water to green by adding trace amount of carbon nanodots.
通过添加微量碳纳米点将单气泡声致发光从纯水中的蓝色变为绿色
DOI:10.1016/j.ultsonch.2021.105727
发表时间:2021-10
期刊:Ultrasonics sonochemistry
影响因子:8.4
作者:Song D;Xu W;Luo M;You K;Tang J;Wen H;Cheng X;Luo X;Wang Z
通讯作者:Wang Z
Effects of substrate on cavity plasmon polaritons in monolayer MoS2 embedded in an asymmetric cavity
基质对嵌入非对称腔的单层 MoS2 中腔等离子体激元的影响
DOI:10.1364/josab.459412
发表时间:2022-07-01
期刊:JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS
影响因子:1.9
作者:Guo,Taiyang;Hou,Lei;Ding,Lan
通讯作者:Ding,Lan
强太赫兹激光辐照下固态氮、硫掺杂纳米碳点的载流子动力学特性研究
强太赫兹激光和强磁场作用下二维电子气系统的基本磁光电物理特性研究
石墨烯的光电特性及其器件应用
国内基金
海外基金