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原子团簇修饰石墨烯及其量子霍尔响应的实验研究
结题报告
批准号:
91421109
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
100.0 万元
负责人:
宋凤麒
依托单位:
学科分类:
A2104.团簇物理
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈太师、李兆国、秦宇远、赵波、陆浩然、赵建忠、付东之
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中文摘要
本项目拟开展团簇修饰石墨烯相关实验并研究该体系的量子霍尔效应。我们将采用解理法、CVD法制备石墨烯,控制制备路径并配合电子束、离子束的方法控制其缺陷类型和数量,然后将质量选择的金属团簇沉积在石墨烯上,测量石墨烯的输运特征及相干条件的改变。我们将精细改变吸附原子、缺陷等特征,给石墨烯引入自旋轨道耦合、磁各向异性并破坏其对称性,尝试在石墨烯中诱发量子自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应等多种新型的量子态。本项目的主要特色是1)我们建设了一套团簇束流产生-质量选择-在线修饰-输运测量联合装置,特别适合本项目的开展; 2)调控石墨烯缺陷束缚吸附物,可获得更稳定的结构; 3)采用dimer、trimer或多原子团簇给吸附中心提供更多可调的维度。本项目这些有特色的样品条件和实验方法将为凝聚态物理关注多年的量子自旋/反常霍尔态研究提供新的思路。
英文摘要
The project aims to carry out the work on quantum hall response of decorated graphene. Using exfoliated or CVD-prepared graphene, we create some expected defects by ion irradiation. After the deposition of size selected clusters, the transport of the graphene sheet and its Hall response will be studied. We will tune the absorbates, defects in order to introduce intense spin orbital interaction , magnetic anistropy to the system. Such efforts may lead to the observation of the quantum spin/anomalous Hall effect. The main characters of this project includes 1) we have contructed an instrument to support this work, where the cluster generation, size selection, deposition and transport measurement will be carried out in situ. 2) The defect of graphene will be controled in high vacuum and low temperature. 3) Clusters will provide additional dimension for the Hall engineering of graphene. THis project will benefit the present interest in the quantum spin/anomalous Hall effects among the communities of condensed matter physics.
本课题组三年来围绕着《项目任务书》的预定研究计划,在重大设备建设、实验、理论研究齐头并进,研究工作开展顺利,执行情况良好,全面实现了《项目任务书》制定的主要项预期目标。我们通过在室温下获得较大的小场分子体系磁电阻效应、获得pA级别的质量选择团簇束流、获得了若干大磁矩/电极矩团簇候选单元等实验手段,我们开展了以下工作:提高团簇、功能团簇、团簇材料以及分子(团簇)有序结构,初步研究材料结构与性能的相互关系;完善原子团簇束流的离子光学系统,提高束流空间聚焦、能量聚焦的水平,改善束流品质;设计和检验一系列金属团簇和团簇组装结构,制备石墨烯和拓扑绝缘体的介观样品,研究其输运特征;搭建了多种实验平台。我们从团簇产生、样品制备、器件制造等方面开展工作,取得建设团簇质量选择系统、制备Cu团簇掺杂能带绝缘Bi2Te3拓扑材料、发展体态媒介表面态耦合图像和团簇调控石墨烯量子拓扑态等新进展,以第一单位发表31篇论文。其中,团簇调控拓扑表面态的量子霍尔效应工作,Mo0.25W0.75Te2中第二类Weyl态的发现,以及WTe2压力诱导超导电性工作在 Nature Communications上发表,高迁移率铁磁拓扑绝缘体的合成工作在Advanced Materials上发表,拓扑横向异质结的首次合成及其电子器件工作在Nano Letters上发表,完成了研究目标。
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
Tuning the electrical transport of type II Weyl semimetal WTe2 nanodevices by Ga plus ion implantation
通过Ga+离子注入调节II型Weyl半金属WTe2纳米器件的电传输
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Scientific Reports
影响因子:4.6
作者:Dongzhi Fu;Bingwen Zhang;Xuefeng Wang;Fengqi Song
通讯作者:Fengqi Song
DOI:10.1007/s00339-016-9888-y
发表时间:2016-03
期刊:Applied Physics A
影响因子:--
作者:Haoran Lu;Kangkang Zhang;Haiyang Pan;Junwen Zeng;Taishi Chen;F. Song;Xuefeng Wang;F. Miao;Rong Zhang
通讯作者:Haoran Lu;Kangkang Zhang;Haiyang Pan;Junwen Zeng;Taishi Chen;F. Song;Xuefeng Wang;F. Miao;Rong Zhang
Nontrivial surface state transport in Bi2Se3 topological insulator nanoribbons
Bi2Se3 拓扑绝缘体纳米带中的非平凡表面态传输
DOI:10.1063/1.4975386
发表时间:2017-01-30
期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子:4
作者:Pan, Haiyang;Zhang, Kang;Zhang, Rong
通讯作者:Zhang, Rong
Moiré superlattices at the topological insulator Bi2Te3.
拓扑绝缘体 Bi2Te3 处的莫尔超晶格
DOI:10.1038/srep20278
发表时间:2016-02-08
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Schouteden K;Li Z;Chen T;Song F;Partoens B;Van Haesendonck C;Park K
通讯作者:Park K
Carrier balance and linear magnetoresistance in type- II Weyl semimetal WTe2
II型Weyl半金属WTe2中的载流子平衡和线性磁阻
DOI:10.1007/s11467-016-0629-7
发表时间:2017
期刊:FRONTIERS OF PHYSICS
影响因子:7.5
作者:Pan Xing-Chen;Pan Yiming;Jiang Juan;Zuo Huakun;Liu Huimei;Chen Xuliang;Wei Zhongxia;Zhang Shuai;Wang Zhihe;Wan Xiangang;Yang Zhaorong;Feng Donglai;Xia Zhengcai;Li Liang;Song Fengqi;Wang Baigeng;Zhang Yuheng;Wang Guanghou
通讯作者:Wang Guanghou
专题研讨类:微介观物质科学与跨尺度超限制造
  • 批准号:
    T2241027
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    10.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
基于原子团簇的单分子电学器件研究
  • 批准号:
    92161201
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    370.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
实验原子团簇物理学
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
  • 资助金额:
    400万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
原子团簇-狄拉克电子体系复合系统的强磁场输运及新奇量子态研究
  • 批准号:
    U1732273
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    240.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
1keV/atom以下的团簇离子注入固体极浅表面的过程研究
  • 批准号:
    11075076
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
液体纳米喷射的机理及相关的液体纳米尺度输运过程
  • 批准号:
    10674056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    宋凤麒
  • 依托单位:
国内基金
海外基金