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基于扫描探针的先进技术研发


STM是能够直接观察和操控原子的强大工具,就像人的眼睛和手的延伸,令人兴趣盎然。当然要深入解释量子层次的物性,仅有原子分辨还远远不够。更低的温度、更强的磁场、更高的真空、更多辅助手段的集成如光谱、输运的测量的集成、时间分辨、原分辨率更高的原子力显微镜,这些都是我们感兴趣的东西。当然我们还希望能在基本的仪器原理上作出一些突破,这需要更多的努力。

拓扑绝缘体


自2008年预言以来,新型三维拓扑绝缘体迅速成为凝聚态物理的一个研究热点。由于其具有受拓扑保护的,具有奇异自旋结构的表面态,导致许多令人惊讶的奇异性质。当然,深入的研究首先需要高质量的样品。我们在国际上最早使用分子束外延手段获得单晶拓扑绝缘体薄膜,并且在高介电常数的钛酸锶衬底上获得Bi2Se3并首次实现电场对输运性质的调控。

单元素二维材料(Xenes)


单元素二维原子晶体,又称为Xene,是由单种元素组成的二维原子晶体。石墨烯是单元素二维材料的鼻祖,而第二种Xene,硅烯是单层硅原子排列成类似石墨烯(graphene)的平面结构。理论上预言硅烯存在已经有几年的时间,但一直没有在实验室观察到。2012年我们和国际上两个研究组分别独立制备出硅烯。我们并最先利用低温STM/STS获得了许多有趣的硅烯的电子结构和物性。继而我们在2016年首先发现了硼烯(又名硼墨烯),硼烯的发现为人工控制是含硼化合物的结构和特性打开了新的大门,得到了广泛关注。

新型层状材料


许多半导体和绝缘体材料具有层状的结构。这些体系具有类二维的电子结构,表现出许多新奇的电子态和量子效应。有意思的是,这些材料中许多并没有在原子层面上进行过深入的研究。我们最近关注包括新型氧化物,碳化物的二维材料的合成和物性。

 

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