項目名稱黑砷的物性調(diào)控與反常量子霍爾態(tài)

項目名稱：黑砷的物性調(diào)控與反常量子霍爾態(tài)項目簡介（嚴格限500字以內(nèi)）：1、立項依據(jù)：自旋軌道耦合效應是晶體中最豐富和深邃的物理效應之一，是凝聚態(tài)中很多奇特物理現(xiàn)象的基礎。近年來，新型二維晶體的興起為研究二維極限下的自旋軌道耦合效應的新機理和調(diào)控手段提供了前所未有的機遇，可以結合原子層精度的量子限域效應、外場調(diào)控、電荷摻雜以及范德瓦爾斯異質(zhì)結等手段來對自旋軌道耦合實現(xiàn)精準有效的調(diào)控。本項目以二維極限下的自旋軌道耦合效應的新機理和調(diào)控手段為切入點，對具有高度面內(nèi)各向異性物性的黑砷重電子態(tài)體系進行自旋軌道耦合的機理和調(diào)控研究。該研究為高效率、低能耗自旋電子器件研制提供了堅實的基礎，對進一步加深對量子霍爾現(xiàn)象的理解、以及依托拓撲超導器件的量子計算研究具有積極意義。2、主要創(chuàng)新點：首次在黑砷二維電子態(tài)中發(fā)現(xiàn)了外電場連續(xù)、可逆調(diào)控的強自旋軌道耦合效應，實現(xiàn)了對自旋的高速精準控制；發(fā)現(xiàn)了全新的自旋-能谷耦合的Rashba物理現(xiàn)象，并觀測到新奇的反常量子霍爾效應。提出了多種判斷黑砷晶體取向的可行性方法，為其各向異性物性研究提供了重要的實驗及理論依據(jù)。3、標志性成果：在國際頂級期刊Nature和ACSNano各發(fā)表研究論文一篇。其中Nature上發(fā)表論文被遴選為“中國半導體十大研究進展候選推薦（2021-023）”。主持人及主要完成人簡介：主持人：鄭毅，海外高層次人才青年項目獲得者，浙江大學物理系百人研究員、博導。2008年博士畢業(yè)于新加坡國立大學物理系，研究方向為金屬－有機半導體界面的彈道電子發(fā)射譜（BEEM）研究。博士后期間(合作導師Prof.B.Ozyilmaz和Prof.K.P.Loh)，在二維晶體異質(zhì)結及其電子器件原型方向做出了原創(chuàng)性的工作，其研究在非揮發(fā)性存儲器件，透明電極，觸摸屏以及低電壓晶體管等方面均有潛在的應用前景。2015年4月獲得第十一批海外高層次人才青年項目加入浙江大學物理系，當前研究方向為新型二維晶體的物性調(diào)控與器件應用，包括類黑磷材料的物性調(diào)控與量子霍爾效應，二維鐵磁、鐵電與多鐵材料的機理和器件。在Nature，Nat.Nano.，Phys.Rev.Lett.，Nat.Commun.等雜志發(fā)表論文40余篇，總引用超過10000余次。主要完成人1：夏慶林，中南大學物理與電子學院副教授。湖南師范大學物理教育專業(yè)本科、凝聚態(tài)物理專業(yè)碩士，中南大學材料學博士（在職），中國科學院半導體研究所物理學博士后，美國加州大學Berkeley分校材料科學與工程系、浙江大學物理系訪問學者。近年來主要從事新型二維材料物性實驗研究和第一性原理計算理論研究、磁性材料制備及性質(zhì)研究、微納器件加工及磁電輸運特性研究。在Nature,Adv.Mater.,Adv.Funct.Mater.,ACSnano等期刊發(fā)表學術論文50多篇。主要完成人2：許祝安，國家杰青，長江學者，浙江大學物理系教授、博導。浙江省量子技術與器件重點實驗室主任。曾獲國家杰出青年科學基金，入選教育部長江學者和教育部創(chuàng)新團隊負責人，科技部重大科學研究計劃項目首席科學家。先后在銅氧化物高溫超導體，鐵基超導體，關聯(lián)電子體系和量子材料等研究方向取得重要進展，在國際學術期刊發(fā)表學術論文250余篇，引用超過6000次。10余篇論文入選ESI高引論文。先后獲得教育部自然科學一等獎（2013年排名第1）和二等獎（2019年，排名第2）。主要完成人3：何軍，優(yōu)青，中南大學物理與電子學院教授、博導。芙蓉學者特聘教授、國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者、教育部新世紀優(yōu)秀人才。中南大學本科生院院長，湖南省納米光子學與器件重點實驗室主任、中南大學物理學科帶頭人、光電信息科學與工程專業(yè)負責人。吉林大學理學學士、碩士，新加坡國立大學理學博士，美國紐約城市大學、加拿大多倫多大學博士后。在國際上首次提出并驗證了半導體納米結構電荷空間分離可以調(diào)控電子或空穴自旋弛豫速率的概念。在半導體量子點多光子吸收領域的研究工作被美國科學網(wǎng)站PhysO專題報導。近年來在二維材料超快非線性光學效應、飛秒激光制備微納條紋結構、二維材料神經(jīng)形態(tài)晶體管研究中取得重要進展。在Phys.Rev.Lett.、Adv.Mater.、NanoLett.、ACSNano等期刊發(fā)表SCI論文190余篇，SCI引用4700余次，h-index39。目前擔任美國物理學會、新加坡材料研究學會會員。先后榮獲寶鋼優(yōu)秀教師獎、湖南省高等教育教學成果獎一等獎（排名第3）、二等獎（排名第1）、湖南省自然科學獎二等獎（排名第1），入選2019年度英國皇家化學會材料類全球排名前1%高被引學者。主要完成人4：魏鐘鳴，國家杰青，中國科學院半導體研究所研究員、博導。2005年本科畢業(yè)于武漢大學，2010年7月于中國科學院化學研究所獲理學博士學位。2010年8月至2013年8月，在丹麥哥本哈根大學做博士后研究。2013年9月至2015年1月，在丹麥哥本哈根大學任助理教授。2015年2月回國，入職中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室。先后獲得基金委優(yōu)秀青年科學基金（2016）、國家杰出青年科學基金（2021）等項目的資助。長期從事新型低維半導體材料（主要包括二維原子晶體、分子晶體等）的制備及其光電功能器件的研究工作。以通訊或第一作者在Nat.Commun.,Adv.Mater.,IEEEEDL,IEEETED等期刊發(fā)表論文60多篇，2021年入選“電子科學與技術學科”Elsevier2020中國高被引學者。主要完成人5：鐘綿增，中南大學物理與電子學院特聘副教授。浙江師范大學理學學士、凝聚態(tài)物理碩士，中國科學院半導體研究所博士。2018年12月入職中南大學物理與電子學院。主要從事低維光電功能材料與微納器件的制備及物性研究，在Nature,NatureCommun.,Adv.Mater.,Adv.Funct.Mater.,ACSNano等國際期刊上合作發(fā)表論文40余篇，其中在Adv.Funct.Mater.