外场组合调控下低维量子体系中的光电特性研究

低维材料表现出许多不同于常规固体材料的物理特性，这为设计有特殊功能的量子器件提供了广阔的应用前景。而针对低维量子体系中电子能态和光电特性的研究，将为相关实验工作和实际应用提供理论指导。本项目拟研究单层石墨、双层石墨、拓扑绝缘体等新型纳米材料以及由它们构成的量子点、环等受限量子结构中电子的新奇量子现象的微观机制；揭示低维量子体系在量子限制效应、外场及温度等因素的共同作用下，其电子行为所表现出的奇异的宏观性质；探索几何构造、自旋轨道耦合、电子-电子及电子-光子相互作用对低维结构中电子能态和光电性质的影响。特别值得关注的是，我们希望进一步弄清楚如何通过改变外加电场、磁场和光场，来协作调控低维量子体系中电子的能态，从而有效地控制低维结构的光电性质，为设计应用价值的纳米量子器件提供理论依据。

本项目针对外场组合调控下低维Dirac电子体系中的光电特性及其相关性质进行了理论研究。通过执行本项目，研究了单层石墨、双层石墨、拓扑绝缘体等新型纳米材料以及由它们构成的量子点、环等受限量子结构中电子的新奇量子现象的微观机制；揭示了低维量子体系在量子限制效应、外场及温度等因素的共同作用下，其电子行为所表现出的奇异的宏观性质；探索了几何构造、自旋轨道耦合、电子-电子及电子-光子相互作用对低维结构中电子性质的影响；弄清了如何利用外加电场和磁场的组合效应来协作调控低维量子体系中的光电性质。主要的研究成果包括以下几个方面：(1) 基于石墨烯受限磁量子结构中的隧穿效应和磁量子态；(2) 外场组合调控下双层石墨中的Landau能谱和磁光吸收；(3) 外场协作调控下Dirac电子体系中的量子输运特性；(4) 耦合半导体量子点体系中的量子调控特性。在三年的项目执行过程中，已在Europhysics Letters (EPL), Journal of Applied Physics, Physics Letters A等国际知名物理学杂志上发表了第一作者SCI论文5篇；项目组成员还积极进行了国际学术交流与合作。