拓扑半金属晶体的线性及非线性光学性能研究
发布时间：2022-12-08 07:01
拓扑半金属是一种含有全新拓扑电子态的晶体材料,其体能带在费米能级附近相交形成线性色散的能带交叉点,且具有丰富多样的拓扑表面态,是目前量子材料领域研究的前沿和热点。根据能带交叉点在晶格动量空间分布的不同,拓扑半金属可以分为狄拉克半金属、外尔半金属和拓扑节线半金属。随着理论以及实验研究的深入,多种拓扑半金属材料相继被发现,多种电子性能被挖掘,包括负磁阻、巨磁电阻、反常霍尔效应、超导、高载流子迁移率等。而在光场下,拓扑半金属无能隙的线性能带结构带来的全波段光响应性质,使得拓扑半金属晶体有望表现出许多突破传统光学的特殊光学性能,但是由于这类材料发展时间较短,目前的研究主要集中在电子性能,而关于其光学性能的研究相对较少。另外,材料中电子的本征态决定材料包括光学性能在内的本征性质,反之,材料性能的发现对材料中电子行为的揭示有重要的作用,因此,研究拓扑半金属晶体的线性及非线性光学性能对深入认识拓扑半金属材料具有重要意义,同时可以推动拓扑半金属在新型光电子器件方面的应用进展。在众多拓扑半金属晶体材料中,本论文选取了两种典型的拓扑半金属材料,外尔半金属TaAs晶体和拓扑节线半金属ZrSiS晶体,研究了其...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 引言
§1.2 拓扑半金属简介
§1.3 拓扑半金属晶体研究进展
§1.3.1 三维狄拉克半金属
§1.3.2 外尔半金属
§1.3.3 拓扑节线半金属
§1.4 材料的线性及非线性光学性能
§1.4.1 线性及非线性光学理论基础
§1.4.2 光学常数之间的转换关系
§1.4.3 晶体构效关系的描述
§1.5 光电探测概述
§1.5.1 光电探测基本理论
§1.5.2 光电探测器的主要性能参数
§1.6 本论文的主要研究工作
参考文献
第二章 外尔半金属TaAs晶体的线性光学性能表征
§2.1 引言
§2.2 TaAs晶体的生长方法以及晶体结构
§2.3 TaAs晶体的表面表征
§2.4 TaAs晶体的表面反射率、折射率及光电导表征
§2.5 本章小结
参考文献
第三章 外尔半金属TaAs晶体的室温宽波段线性光电性能研究
§3.1 引言
§3.2 TaAs晶体光电探测性能研究及优化
§3.3 TaAs晶体光电探测性能表征
§3.3.1 连续激光辐射下TaAs晶体的光电探测性能
§3.3.2 脉冲激光辐射下TaAs晶体的光电探测性能
§3.4 TaAs晶体光电探测性能分析
§3.5 TaAs晶体光电响应中的外尔物理
§3.6 本章小结
参考文献
第四章 外尔半金属TaAs晶体的非线性光学性能研究
§4.1 引言
§4.2 TaAs晶体倍频性能
§4.3 TaAs晶体的三阶非线性光学性能
§4.3.1 Z-scan实验原理及方法
§4.3.2 结果与讨论
§4.4 本章小结
参考文献
第五章 拓扑节线半金属ZrSiS晶体的非线性光学性能研究
§5.1 引言
§5.2 ZrSiS晶体的生长方法以及晶体结构
§5.3 ZrSiS晶体的倍频以及三倍频性能研究
§5.3.1 实验原理及方法
§5.3.2 倍频偏振依赖性及分析
§5.3.3 三倍频偏振依赖性及分析
§5.3.4 倍频以及三倍频转换效率
§5.4 拓扑表面态增强ZrSiS非线性光学效应的机理研究
§5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
§6.1 主要研究工作
§6.2 主要创新点
§6.3 有待进一步开展的工作
攻读博士学位期间发表论文情况
攻读博士学位期间所获奖励以及专利申请情况
致谢
Paper 1
Paper 2
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Realization of low-energy type-Ⅱ Dirac fermions in(Ir1-xPtx)Te2 superconductors[J]. 付彬彬,伊长江,王志俊,杨萌,吕佰晴,高鑫,李满,黄耀波,翁红明,石友国,钱天,丁洪. Chinese Physics B. 2019(03)
[2]Topological nodal line semimetals[J]. 方辰,翁红明,戴希,方忠. Chinese Physics B. 2016(11)
[3]Structural and Transport Properties of the Weyl Semimetal NbAs at High Pressure[J]. 张骏,刘峰良,董金奎,徐杨,李娜娜,杨文革,李世燕. Chinese Physics Letters. 2015 (09)
[4]爱因斯坦和光电效应[J]. 蒋长荣,刘树勇. 首都师范大学学报(自然科学版). 2005(04)
[5]光电探测器原理及应用[J]. 雷肇棣. 物理. 1994(04)
[6]A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB2O4[J]. 陈创天,吴柏昌,江爱栋,尤桂铭. Science in China,Ser.B. 1985(03)
本文编号：3713784
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 引言
§1.2 拓扑半金属简介
§1.3 拓扑半金属晶体研究进展
§1.3.1 三维狄拉克半金属
§1.3.2 外尔半金属
§1.3.3 拓扑节线半金属
§1.4 材料的线性及非线性光学性能
§1.4.1 线性及非线性光学理论基础
§1.4.2 光学常数之间的转换关系
§1.4.3 晶体构效关系的描述
§1.5 光电探测概述
§1.5.1 光电探测基本理论
§1.5.2 光电探测器的主要性能参数
§1.6 本论文的主要研究工作
参考文献
第二章 外尔半金属TaAs晶体的线性光学性能表征
§2.1 引言
§2.2 TaAs晶体的生长方法以及晶体结构
§2.3 TaAs晶体的表面表征
§2.4 TaAs晶体的表面反射率、折射率及光电导表征
§2.5 本章小结
参考文献
第三章 外尔半金属TaAs晶体的室温宽波段线性光电性能研究
§3.1 引言
§3.2 TaAs晶体光电探测性能研究及优化
§3.3 TaAs晶体光电探测性能表征
§3.3.1 连续激光辐射下TaAs晶体的光电探测性能
§3.3.2 脉冲激光辐射下TaAs晶体的光电探测性能
§3.4 TaAs晶体光电探测性能分析
§3.5 TaAs晶体光电响应中的外尔物理
§3.6 本章小结
参考文献
第四章 外尔半金属TaAs晶体的非线性光学性能研究
§4.1 引言
§4.2 TaAs晶体倍频性能
§4.3 TaAs晶体的三阶非线性光学性能
§4.3.1 Z-scan实验原理及方法
§4.3.2 结果与讨论
§4.4 本章小结
参考文献
第五章 拓扑节线半金属ZrSiS晶体的非线性光学性能研究
§5.1 引言
§5.2 ZrSiS晶体的生长方法以及晶体结构
§5.3 ZrSiS晶体的倍频以及三倍频性能研究
§5.3.1 实验原理及方法
§5.3.2 倍频偏振依赖性及分析
§5.3.3 三倍频偏振依赖性及分析
§5.3.4 倍频以及三倍频转换效率
§5.4 拓扑表面态增强ZrSiS非线性光学效应的机理研究
§5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
§6.1 主要研究工作
§6.2 主要创新点
§6.3 有待进一步开展的工作
攻读博士学位期间发表论文情况
攻读博士学位期间所获奖励以及专利申请情况
致谢
Paper 1
Paper 2
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Realization of low-energy type-Ⅱ Dirac fermions in(Ir1-xPtx)Te2 superconductors[J]. 付彬彬,伊长江,王志俊,杨萌,吕佰晴,高鑫,李满,黄耀波,翁红明,石友国,钱天,丁洪. Chinese Physics B. 2019(03)
[2]Topological nodal line semimetals[J]. 方辰,翁红明,戴希,方忠. Chinese Physics B. 2016(11)
[3]Structural and Transport Properties of the Weyl Semimetal NbAs at High Pressure[J]. 张骏,刘峰良,董金奎,徐杨,李娜娜,杨文革,李世燕. Chinese Physics Letters. 2015 (09)
[4]爱因斯坦和光电效应[J]. 蒋长荣,刘树勇. 首都师范大学学报(自然科学版). 2005(04)
[5]光电探测器原理及应用[J]. 雷肇棣. 物理. 1994(04)
[6]A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB2O4[J]. 陈创天,吴柏昌,江爱栋,尤桂铭. Science in China,Ser.B. 1985(03)
本文编号：3713784
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