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量子材料的自旋动力学虚拟仿真实验介绍
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作者 房爱芳 弓文平 +2 位作者 鲁兴业 何琛娟 王引书 《大学物理》 2024年第9期1-8,11,共9页
量子材料的自旋动力学虚拟仿真实验以北京师范大学凝聚态物理二级学科的研究内容为依托,结合本科生固体物理和量子力学课程的教学内容,将前沿研究中的新内容、新技术及时引入实验教学,激发本科生对前沿新物理现象、理论及技术的敏锐感... 量子材料的自旋动力学虚拟仿真实验以北京师范大学凝聚态物理二级学科的研究内容为依托,结合本科生固体物理和量子力学课程的教学内容,将前沿研究中的新内容、新技术及时引入实验教学,激发本科生对前沿新物理现象、理论及技术的敏锐感知和探索意识.利用三维仿真技术高度仿真还原了极低温中子散射实验的全过程.首先通过两个固体物理实验掌握中子弹性和非弹性散射实验研究问题的方法,理解固体中微观粒子的相互作用机理;通过三个前沿研究实验的学习,掌握量子材料微观机理的研究方法和思路;通过自主设置实验条件,完成数据的采集,并对实验数据进行分析,提高学生的专业实践能力.本实验课程将数字化优质资源与本科生实验教学项目结合,具有高阶性、创新性和挑战性。课程入选“第二批国家级一流本科课程”. 展开更多
关键词 量子材料 自旋动力学 中子散射 虚拟仿真 国家级一流本科课程
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拓扑量子材料光电探测器研究进展 被引量:5
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作者 张兴超 潘锐 +2 位作者 韩嘉悦 董翔 王军 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期43-65,共23页
物质拓扑态的发现是近年来凝聚态物理和材料科学的重大突破。由于存在不同于常规半导体的特殊拓扑量子态(如狄拉克费米子、外尔费米子、马约拉纳费米子等),拓扑量子材料通常能表现出一些新颖的物理特性(如量子反常霍尔效应、三维量子霍... 物质拓扑态的发现是近年来凝聚态物理和材料科学的重大突破。由于存在不同于常规半导体的特殊拓扑量子态(如狄拉克费米子、外尔费米子、马约拉纳费米子等),拓扑量子材料通常能表现出一些新颖的物理特性(如量子反常霍尔效应、三维量子霍尔效应、零带隙的拓扑态、超高的载流子迁移率等),因而在低能耗电子器件和宽光谱光电探测器件领域具有重要的研究价值。本文综述了拓扑量子材料的特性与制备方法以及在光电探测领域的发展现状,重点讨论了拓扑绝缘体与拓扑半金属宽光谱光电探测器的器件结构与性能,同时也对拓扑量子材料在光电探测器领域的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 拓扑量子材料 拓扑半金属 拓扑绝缘体 光电探测器
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利用超导量子电路模拟拓扑量子材料 被引量:2
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作者 喻祥敏 谭新生 +1 位作者 于海峰 于扬 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期40-54,共15页
近年来,探索新的拓扑量子材料、研究拓扑材料的新奇物理性质成为凝聚态物理领域的一个热点.但是,由于合成、测量等手段的限制,人们难以在真实材料中实现和观测很多理论预言的材料及其物理性质,促使量子模拟日益成为研究量子多体系统的... 近年来,探索新的拓扑量子材料、研究拓扑材料的新奇物理性质成为凝聚态物理领域的一个热点.但是,由于合成、测量等手段的限制,人们难以在真实材料中实现和观测很多理论预言的材料及其物理性质,促使量子模拟日益成为研究量子多体系统的一个重要手段.作为全固态器件,超导量子电路是一个在扩展性、集成性、调控性上都具有巨大优势的人工量子系统,是实现量子模拟的重要方案.本文总结了利用超导量子电路对时间-空间反演对称性保护的拓扑半金属、Hopf-link半金属和Maxwell半金属等拓扑材料的量子模拟,显示出超导量子电路在模拟凝聚态物理系统方面具有广阔前景. 展开更多
关键词 超导量子电路 量子模拟 拓扑量子材料 拓扑相变
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拓扑量子材料用于能源转化与存储的研究进展 被引量:2
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作者 余沛峰 梁英 +5 位作者 王康旺 曾令勇 李宽 张超 李龙夫 罗惠霞 《材料研究与应用》 CAS 2023年第5期886-901,共16页
拓扑量子材料具有非平庸的拓扑表面态,并且对于材料的杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,因此在能源转化与存储领域中备受关注。简要介绍了拓扑量子材料的分类及相应的能带结构,同时结合近十年来拓扑量子材料在能源转化与存储领域中的... 拓扑量子材料具有非平庸的拓扑表面态,并且对于材料的杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,因此在能源转化与存储领域中备受关注。简要介绍了拓扑量子材料的分类及相应的能带结构,同时结合近十年来拓扑量子材料在能源转化与存储领域中的应用发展,阐述了拓扑量子材料在水分解、电池、超级电容器和乙醇氧化等应用领域中的研究进展。总结了拓扑量子材料在能源转化与存储领域中现存的挑战,并对未来的新应用进行了展望。 展开更多
关键词 拓扑量子材料 拓扑表面态 水分解 电池 超级电容器 乙醇氧化
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拓扑量子材料的合成、性质及应用
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作者 吴俊杰 张颖 向斌 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期15-25,I0007,共12页
拓扑量子材料因其潜在的奇妙物性和在电子器件上的应用,已成为凝聚态物理领域研究的前沿和焦点。目前在拓扑量子材料中,拓扑超导材料和拓扑磁性材料是两类极具吸引力的体系。尽管对这些材料的研究已取得很大进展,然而对其合成、性质及应... 拓扑量子材料因其潜在的奇妙物性和在电子器件上的应用,已成为凝聚态物理领域研究的前沿和焦点。目前在拓扑量子材料中,拓扑超导材料和拓扑磁性材料是两类极具吸引力的体系。尽管对这些材料的研究已取得很大进展,然而对其合成、性质及应用,尤其是在合成方面,仍缺乏系统性的综述。因此,本文重点介绍了两类典型拓扑量子材料的实验制备,并简要介绍了他们潜在的物理性质及应用。最后,我们对拓扑量子材料体系的研究现状和未来发展提出了自己的思考。 展开更多
关键词 合成 拓扑量子材料
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量子材料化学研究的多尺度视角 被引量:7
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作者 史国强 薛冬峰 《化学研究》 CAS 2022年第5期387-395,共9页
量子材料发展迅猛,对推动人类科技进步有着深远的影响。然而,量子材料研究条件相对苛刻,令一批想要为量子材料发展贡献力量的科研工作者望而却步。本文通过介绍量子材料化学研究的多尺度视角,分析了从化学角度研究量子材料的方法。同时... 量子材料发展迅猛,对推动人类科技进步有着深远的影响。然而,量子材料研究条件相对苛刻,令一批想要为量子材料发展贡献力量的科研工作者望而却步。本文通过介绍量子材料化学研究的多尺度视角,分析了从化学角度研究量子材料的方法。同时基于多尺度化学研究方法,分析了铌酸锂晶体作为量子材料应用的可能性。本文中量子材料化学研究的多尺度视角的讨论,在创制并筛选量子材料、研究量子材料的量子效应来源的本质、评估量子材料的应用前景等方面起到了促进作用。 展开更多
关键词 量子材料 化学研究 多尺度
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周期场驱动下量子材料的非平衡物态
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作者 王恩 董文翰 +4 位作者 周辉 刘猛 纪洪艳 孟胜 孙家涛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期338-353,共16页
量子材料的拓扑物态的研究是当前凝聚态物理的重要前沿.区别于局域对称性破缺对物质状态进行分类的传统方式,量子物态可以用微观体系波函数的拓扑结构进行分类.这些全新的拓扑物态有望颠覆传统的微电子学并进而推动拓扑电子学的迅猛发展... 量子材料的拓扑物态的研究是当前凝聚态物理的重要前沿.区别于局域对称性破缺对物质状态进行分类的传统方式,量子物态可以用微观体系波函数的拓扑结构进行分类.这些全新的拓扑物态有望颠覆传统的微电子学并进而推动拓扑电子学的迅猛发展.当前大部分理论和实验研究集中于研究量子材料的平衡态性质.周期性光场驱动下量子材料远离平衡态、而达到非平衡态时的拓扑物态近年来受到人们的广泛关注.本文首先回顾周期场驱动下非平衡态的弗洛凯(Floquet)理论方法,分别介绍无质量(如石墨烯)、有质量(如MoS_(2))等狄拉克费米子材料体系在远离平衡态下的拓扑物态,利用光场与量子物态的相干耦合实现对量子材料非平衡物态的调控;从原子制造角度出发,光场诱导的相干声子态直接改变了量子材料中电子跃迁的大小,进而调控量子材料的非平衡拓扑物态.量子材料中丰富的声子态为非平衡拓扑物态的调控提供了更多的可能性.最后,文章展望了量子材料非平衡拓扑物态在超快相变以及瞬态物态调节等未来可能发展方向的应用. 展开更多
关键词 量子材料 周期场驱动 第一性原理计算 弗洛凯态
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狄拉克量子材料中的输运理论进展
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作者 王焕文 付博 沈顺清 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期52-73,共22页
狄拉克量子材料具有独特的电子结构,可以用无质量和有质量的狄拉克方程描述.从奇异的量子流体到晶体材料的多种系统均已发现了狄拉克量子材料.由于其拓扑非平庸的能带结构,狄拉克量子材料表现出丰富有趣的输运现象,包括纵向负磁阻、量... 狄拉克量子材料具有独特的电子结构,可以用无质量和有质量的狄拉克方程描述.从奇异的量子流体到晶体材料的多种系统均已发现了狄拉克量子材料.由于其拓扑非平庸的能带结构,狄拉克量子材料表现出丰富有趣的输运现象,包括纵向负磁阻、量子干涉效应和螺旋磁效应等.本文介绍狄拉克量子材料输运理论最新进展,总结了基于狄拉克方程的相关量子输运理论和量子反常效应,重点关注有质量的狄拉克费米子和量子反常半金属,介绍了半磁拓扑绝缘体中宇称反常和半整数量子霍尔效应的实现. 展开更多
关键词 狄拉克量子材料 狄拉克方程 负磁阻 量子反常
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转角二维量子材料中平带相关的新奇电子态物性
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作者 王仲锐 姜宇航 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期182-194,共13页
二维量子材料具有诸多新奇的电子态物性,又易受到外部因素的影响和调控,因此成为近年来凝聚态物理等研究领域的前沿课题之一.而当以不同的旋转角度和堆叠次序制备出二维量子材料的异质结时,莫尔超晶格的形成又进一步诱导了异质结电子能... 二维量子材料具有诸多新奇的电子态物性,又易受到外部因素的影响和调控,因此成为近年来凝聚态物理等研究领域的前沿课题之一.而当以不同的旋转角度和堆叠次序制备出二维量子材料的异质结时,莫尔超晶格的形成又进一步诱导了异质结电子能带结构的重整化,从而形成电子平带结构,再结合外加电场、磁场、应力场等外部条件,即可实现对材料整体新奇物性的设计与调控.本文主要围绕转角石墨烯及过渡金属硫族化合物异质结中的相关研究展开讨论,包括与平带物理相关的强关联效应、非常规超导现象、量子反常霍尔效应、拓扑相以及电子晶体等行为,并对未来的研究发展进行了展望. 展开更多
关键词 二维量子材料 莫尔超晶格 平带 关联效应
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量子材料大观园(1)
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作者 刘俊明 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2019年第1期23-26,共4页
浪淘沙·文心涨落无欲睹芳容,经典西东。北南风景枉玲珑。正看时光回转后,反演无穷。有意步萍踪,量子匆匆。对角一幕解三重。欲挽本征何处是,简并寒冬。Ⅰ.让声子来存储信息–热导回线在信息领域,热很大程度上是个坏小子。不过,也... 浪淘沙·文心涨落无欲睹芳容,经典西东。北南风景枉玲珑。正看时光回转后,反演无穷。有意步萍踪,量子匆匆。对角一幕解三重。欲挽本征何处是,简并寒冬。Ⅰ.让声子来存储信息–热导回线在信息领域,热很大程度上是个坏小子。不过,也有时候,热导跟电导一样,是可以利用来存储信息的。与电输运比较,热输运毫无疑问比较慢、比较粗,且热量自由散漫惯了,难以驾驭,也是事实。 展开更多
关键词 量子材料 大观园 信息领域 电输运 热输运 热导 存储 涨落
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量子材料大观园(2)
11
作者 刘俊明 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2019年第1期27-31,共5页
渔家傲·风月文章焉入十年风月里,低吟秋水万千思。秀色文章难数已,重拾起,铅华不过平常记。尚忆当时青涩事,一横一竖与君寄。麾汗换来凌雪意,如今是,梅枝一夜红黄系。Ⅵ.钛酸锶是个神奇的世界SrTiO3(STO)是一种神奇的材料,她是绝... 渔家傲·风月文章焉入十年风月里,低吟秋水万千思。秀色文章难数已,重拾起,铅华不过平常记。尚忆当时青涩事,一横一竖与君寄。麾汗换来凌雪意,如今是,梅枝一夜红黄系。Ⅵ.钛酸锶是个神奇的世界SrTiO3(STO)是一种神奇的材料,她是绝佳的绝缘体、氧化物单晶衬底、漂亮的装饰物。不过,她神奇之处在于她的泰国人妖之面貌,经过简单化妆,她可以是金属、超导体、量子顺电体、铁电体、热电材料、光催化材料…天知道还会有什么人能够再捣鼓出来什么,比如说拓扑导电绝缘体! 展开更多
关键词 量子材料 大观园 SRTIO3 光催化材料 热电材料 绝缘体 钛酸锶 氧化物
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量子材料大观园(3)
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作者 刘俊明 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2019年第1期32-37,共6页
鹊桥仙·二月听风梅声唱晚,金陵散懒。新雨随风迷漫。早春颐指紫金山,十里峻、浮香浅浅。碧池弄暖,珠林晓涧。又是烟霞舒卷。路边桃李上寒枝,道不尽,韶华看惯。Ⅺ.铁基超导体的奇特磁结构高温超导(包括铁基超导)电子配对机制是超导... 鹊桥仙·二月听风梅声唱晚,金陵散懒。新雨随风迷漫。早春颐指紫金山,十里峻、浮香浅浅。碧池弄暖,珠林晓涧。又是烟霞舒卷。路边桃李上寒枝,道不尽,韶华看惯。Ⅺ.铁基超导体的奇特磁结构高温超导(包括铁基超导)电子配对机制是超导物理的核心,这让多少人魂牵梦绕几十年。除了最近有很强的声音声称铜基和铁基高温超导依然是BCS机制占主导外,自旋涨落导致铁基超导配对也是一种声音,虽然超导电性跟磁性从来就不是一路人。所以,铁基超导中磁性和磁结构研究一直是被寄予厚望的主流,甚至超越对超导态本身的关注。毕竟,将超导态与磁性联系起来,是超越BCS之外的新物理。 展开更多
关键词 量子材料 大观园 铁基超导体 铁基高温超导 电子配对 超导物理 自旋涨落 超导电性
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低维量子材料的研究进展
13
作者 李柯仁 奚忆莲 +1 位作者 冯海凤 杜轶 《自然杂志》 CAS 2023年第5期329-339,共11页
许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到,这一类材料是量子效应的载体,被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命,是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的... 许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到,这一类材料是量子效应的载体,被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命,是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应,其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理,并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。 展开更多
关键词 低维量子材料 量子隧穿效应 量子霍尔效应 拓扑绝缘体 石墨烯 硅烯 锗烯
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量子材料局域精细电子结构的测量
14
作者 赵文轩 许润哲 +1 位作者 顾旭 杨乐仙 《物理实验》 2021年第11期1-8,共8页
为了深入了解材料体系中奇异宏观现象的机理(如强关联材料的相分离现象、二维材料的层数依赖性质,以及转角石墨烯的超导电性等),需要发展具有较高空间分辨率的局域电子结构探测技术.微区角分辨光电子能谱通过缩小传统角分辨光电子能谱... 为了深入了解材料体系中奇异宏观现象的机理(如强关联材料的相分离现象、二维材料的层数依赖性质,以及转角石墨烯的超导电性等),需要发展具有较高空间分辨率的局域电子结构探测技术.微区角分辨光电子能谱通过缩小传统角分辨光电子能谱的入射光斑尺寸,能够实现亚微米级的实空间分辨率,从而探测空间不均匀材料体系的精细电子结构.本文从微区角分辨光电子能谱的基本原理出发,介绍了清华大学针对实验设备的设计和搭建工作,并探究了铁基超导体K_(x)Fe_(2-y)Se_(2)的电子相分离现象和反铁磁拓朴绝缘体MnBi_(2)Te_(4)/Bi_(2)Te_(3)超晶格体系的表面态电子结构. 展开更多
关键词 量子材料 局域精细电子结构 角分辨光电子能谱
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量子信息科技中的量子材料研究态势观察
15
作者 田雪灿 王丽 沈湘 《科学观察》 2024年第6期16-35,共20页
[目的/意义]通过分析量子信息相关量子材料领域的研究态势,为该领域的研究和管理决策提供信息支撑。[方法/过程]以Web of Science科学引文索引数据库为数据来源,综合运用文献计量学、LDA主题模型以及共现网络分析法等多种研究方法,对量... [目的/意义]通过分析量子信息相关量子材料领域的研究态势,为该领域的研究和管理决策提供信息支撑。[方法/过程]以Web of Science科学引文索引数据库为数据来源,综合运用文献计量学、LDA主题模型以及共现网络分析法等多种研究方法,对量子信息科技中量子材料研究发展趋势、竞争态势、重点研究主题等进行深入分析。[结果/结论]量子信息科技中量子材料研究处于快速发展阶段,相关研究数量呈稳步上涨的趋势,新的研究高峰可能尚未形成;美国、中国、德国、日本是该领域的主要研究国家;研究机构分布较为分散,高校占比最多近年来例如方向;从研究主题来看,目前主要集中在超导等主流材料、二维材料等新兴材料、以及底层关键量子技术等方向;近年来我国发展迅速,但研究积累较美国薄弱,超导材料、量子点、拓扑量子材料、金刚石、硅材料等较美国还有一定差距;我国优势机构当持续发挥技术应用方面的引领作用,加速量子信息产业发展底层关键材料和关键基础技术研发。 展开更多
关键词 量子材料 新兴量子技术 态势分析 研究热点 LDA
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一维量子材料制备新进展 被引量:4
16
作者 杨国伟 《物理》 CAS 1998年第11期641-642,共2页
文章简要评述了一种制备一维半导体量子材料的新方法,即用碳纳米管作为模板,通过化学气相反应生长半导体纳米线,用此方法已经成功地制备出了一系列碳化物纳米线,更重要的是还制备出了GaN纳米线.
关键词 纳米线 制备 一维 半导体量子材料 碳纳米管
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拓扑量子材料、物性与器件研究
17
作者 吕力 李永庆 +1 位作者 陈澍 翁红明 《中国基础科学》 2019年第6期1-11,20,F0002,共13页
形形色色的拓扑量子新材料和新物态丰富了人们对物质世界的认识,也为量子调控提供了广阔的天地。来自于中国科学院物理研究所、北京大学、北京理工大学和北京计算科学研究中心的研究团队期望通过五年的努力,设计、合成出新颖的性能优越... 形形色色的拓扑量子新材料和新物态丰富了人们对物质世界的认识,也为量子调控提供了广阔的天地。来自于中国科学院物理研究所、北京大学、北京理工大学和北京计算科学研究中心的研究团队期望通过五年的努力,设计、合成出新颖的性能优越的拓扑量子材料,发现一些重要的拓扑量子新现象,制备出具有潜在应用价值的新型拓扑电子学原型器件。项目执行两年多来,研究人员们设计并合成了三重简并点半金属等新型量子材料,在拓扑量子材料中发现了一些新奇的电子输运、磁电和热电性质,制备并初步研究了Fu-Kane理论所建议的、用于寻找马约拉纳零能模的拓扑超导量子器件。 展开更多
关键词 拓扑量子材料 拓扑量子物态 拓扑量子器件 拓扑量子调控 三重简并点半金属
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浅议北京大学量子材料科学中心国际评估 被引量:1
18
作者 孙祎 杜瑞瑞 谢心澄 《科研管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2017年第S1期147-152,共6页
北京大学量子材料科学中心成立于2010年,在2015年9月接受并顺利通过国际评议专家的现场考察评估。本文简介北京大学于2013年启动的学科国际同行评议体制,并总结量子材料科学中心在第一个五年的发展和成绩,介绍针对国际同行评议相关工作... 北京大学量子材料科学中心成立于2010年,在2015年9月接受并顺利通过国际评议专家的现场考察评估。本文简介北京大学于2013年启动的学科国际同行评议体制,并总结量子材料科学中心在第一个五年的发展和成绩,介绍针对国际同行评议相关工作的经验,对其他同类型研究机构进行学科评估具有一定的借鉴意义。根据国际评议专家组反馈的意见及针对性建议,我们对量子材料科学中心在下一阶段发展的针对性计划进行思考和讨论。本文分析可见,开展学科国际评估对建设世界一流大学具有积极的促进作用,能帮助学科明确其所处国际定位。这种反馈机制为学科的短期和未来长期发展规划的制定提供重要依据,使高校各学科实现可持续的良性发展。 展开更多
关键词 国际同行评议 发展 北京大学量子材料科学中心
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质子辐照对GaAs/AlGaAs多量子阱材料光学性质的影响 被引量:6
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作者 黄万霞 林理彬 +1 位作者 曾一平 潘量 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第11期957-962,共6页
用固定能量为20keV,剂量为1011~1013/cm 2 的质子和固定剂量为1×1011/cm 2,能量为30~100keV 的质子,对GaAs/AlGaAs 多量子阱材料进行辐照,得到了材料的光致发光特性随质子能... 用固定能量为20keV,剂量为1011~1013/cm 2 的质子和固定剂量为1×1011/cm 2,能量为30~100keV 的质子,对GaAs/AlGaAs 多量子阱材料进行辐照,得到了材料的光致发光特性随质子能量和剂量的变化关系,并进行了讨论.结果表明,质子辐照对材料的光学性质有破坏性的影响,这种影响是通过两种机制引起的.相同能量的质子辐照,随着辐照剂量的增大,对量子阱光致发光峰的破坏增大.相同剂量的质子辐照,当辐照质子的射程刚好覆盖整个量子阱结构区域时,对量子阱光致发光峰的破坏最严重,当辐照质子的射程超过量子阱结构区域时,对量子阱光致发光峰的破坏反而减小. 展开更多
关键词 量子材料 光学性质 质子辐照 GaAs ALGAAS
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量子点发光材料及其在照明光源器件中的应用 被引量:6
20
作者 崔一平 韩旭东 +1 位作者 王著元 张家雨 《照明工程学报》 2005年第1期11-14,共4页
本文介绍了一种新型的发光材料———量子点发光材料 ,描述了量子点材料的制备方法、发光特性 ,以及这种材料在照明光源器件中的应用前景。文中给出了我们制备的不同粒径的CdSe量子点材料的发光特性。
关键词 发光材料 光源器件 应用 照明 量子材料 发光特性 制备方法 CDSE
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