文档介绍：该【凝聚态关于物理前沿 】是由【泰山小桥流水】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【凝聚态关于物理前沿 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。聚态物理学是一门以物质的宏观物理性质作为主要研究对象的学科。
所谓“凝聚态”指
的是由大批粒子构成,而且粒子间有很强的互相作用的系统。
自然界中存在着各样各样的凝
聚态物质,它们深刻地影响着人们平常生活的方方面面。
在最常有的三种物质形态——气态、
固态和液态中,后二者就属于凝聚态。低温下的超流态、超导态、超固态、玻色
-爱因斯坦
凝聚态、磁介质中的铁磁性、反铁磁性等,也都是凝聚态。凝聚态物理学是此刻物理学最大
也是最重要的分支学科之一。研究由大批微观粒子
(原子、分子、离子、电子)构成的凝聚态
物质的微观结构、粒子间的互相作用、
运动规律及其物质性质与应用的科学。
它是以固体物
理学为骨干,进一步拓宽研究对象,
深入研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、
非晶
体与准晶体等固体物质外,还包含茂密气体、液体以及介于液体与固体之间的各样凝聚态物
质,内容十分广泛。其研究层次,从宏观、介观到微观,进一步从微观层次一致认识各样凝
聚态物理现象;物质维数,从三维到低维和分数维;结构从周期到非周期和准周期,完好到
不完好和近完好;外界环境从老例条件到极端条件和多种极端条件交织作用,
等等,形成了
比固体物理学更深刻更广泛的理论系统。
经过半个世纪的发展,凝聚态物理学已成为物理学
中最重要、最丰富和最活跃的分支学科,
在诸如半导体、磁学、超导体等好多学科领域中的
重要成就已在今世高新科学技术领域中起要点性作用,
为发展新资料、新器件和新工艺供给
了科学基础。前沿研究热门层见迭出,
新兴交织分支学科不停出现,
是凝聚态物理学科的一
个重要特色;与生产实践亲近联系是它的另一重要特色,
好多研究课题常常同时兼有基础研
究和开发应用研究的性质,研究成便可望迅速转变成生产力。
这学期有幸选上了凝聚态物理前沿这门课程,倾听了多位教授的研究方向报告,得益匪
浅,对凝聚态物理的知识系统以及研究方向有了更深刻的认识。为此,我在期末总结了几位老师的报告内容,作为课程报告。
有几位老师的研究方向是声学人工结构,以及人工周期结构中的
Dirac
锥和谷相关特
性。几个报告内容内容属于一个声学大方向,
所以可以在一起总结。
光和声是人类生活最密
切相关的两种波,人类经过它们来感知世界并实现实现交流。
认识并利用光和声,
拓展人类
认知自然的能力,
生活质量,贯穿了整个人类的发展史。
1987年,以光子晶体的看法提出
为目标,人们初次提出了用人工结构来调制光波,
从而实现对光更有效操作的思想。
相同的
想法很快被拓展应用于声波,声子晶体的看法也与
1993年被提出,作为人工结构,光子晶
体和声子晶体主要以布拉格散射系统实现对波的调制,
因此它们的结构尺度都与工作波长相
当。
光子晶体或声子晶体属于波长尺度范围,而作为另一大类人工机构的超构资料则属于
“亚波长”尺度范围,即超构资料的结构尺度远小于其工作波长,
因为这一特色,使在超构
资猜中流传的波不可以分辨其结构,
所以超构资料可视为是均匀的有效介质,
可用有效参数描
述。用“亚波长”结构来调控波的思想主要形成于
2000年左右。初期的超构资料,无论是
光学的,还是声学的,大多是含共振单元的人工结构,所以资料参数可为负数。跟着研究的
进展,不含共振单元的超构资料也值得关注。
这种资料研究的主要目标是利用结构设计来获
取适合的资料参数,拥有宽带、低耗散等长处,更适合在隐身等问题中应用。
值得指出的是,目古人们对于超构资料这一术语含义的理解,
其实不完好赞同。除了上述
含义,它有时还有更宽的含义,
这包含如金属表面等离激元微纳结构,
有时甚至还包含光子
晶体和声子晶体,但结构尺度是亚波长,
也可用有效资料描述,
这也是目前大多数人接受的
超构资料的定义。
质量密度是资料的重要声学参数,
利用结构单元的谐振子模型,
可分析地获取这种资料
的有效质量密度公式、其结果显示与图。可以看到,在
400HZ和1400HZ两个频率周边,这
种资料的有效质量密度公式。其结果显示了。可以看到,上述局域共振结构产生负有效质量
密度的物理图像:当入射波频率增添到结构单元的共振频率时,
发生谐振子偶极共振,
刚越
过共振频率时,结构单元中铅球的运动变得与基体的运动相反,
即铅球的加速度方向变得与
基体的运动反向,即铅球的加速度方向变得与结构单元的受力方向相反,
而铅球的加速度方
向变得与结构单元的受力方向相反,
而铅球的质量是结构单元质量的主体,
以致结构单元整
体上表现出负质量响应,我们看到,这里负质量响应是共振结构动力学行为的一种表现,
在
静态状况下质量是不可以为负的。
前面利用“弹簧与质量”偶极共振结构实现了负有效质量密度。
可以设计拥有单击共振
的结构来实现负有效体模量。考虑到气泡在水中拥有激烈的单击共振。
假如把偶极共振和单
击共振两种结构单元并入到同一结构中,
即可实现有效质量密度和有效质量密度和有效体模
量同时为负的超构资料。为使两种共振的频率一致,先对产生负有效质量密度的结构进行重
新设计,其结构为橡胶包裹的金球在环氧树脂基体中摆列成面心立方。
利用双负声学超构材
料的负折射效应,可以把声学超构资料制成平板透镜,实现亚波长成像。
自然资料的声学参数都是正的,
假如用所有独立声学参数为坐标建立一个多维空间,
自
然资料只好位于这个空间的第一象限。人工设计使声学超构资料的有效声学参数可以是单
负、双负直至全负的,因此资料参数可以是单负、
双负直至全负的,因此资料参数可覆盖参
数空间的所有象限,不但这样,自然资料因为性质相对固定,
在参数空间一般表现为失散的
分布,而可设计性使声学超构资料的声学参数在参数空间可相对光滑地改变,
所以,声学超
构资料大大打破了自然资料的限制,
可对声波供给亘古未有的限制,
可对声波供给更加灵巧
自如的操控,像电磁或光学超构资料相同,完满“隐身”和“成像”可能是声学超构资料最
拥有价值的应用展望。除此以外,声学超构中声波奇特的流传方式,
有可能供给崭新的声学
器件的设计和应用。
报告内容还有人工周期结构中的
Dirac锥和谷相关特征。老师指出石墨烯属于二维六角
晶格旋转散射单体以致一系列晶体对称性。
老师还介绍了晶体内部结构的一系列现象:
(1)
K点是C3v对称性时,向来有Dirac
锥;(2)K点是C3对称性时,六角形情况有
Dirac
锥,而三角形情况没有。并作出现象解说:分析二重简并的存在性,并证明简并点周边有线
性色散。二重简并包含偶发性简并和确立性简并。
此中确立性简并是在给定对称性的状况下,
简并的存在能否敏感于其余参数,
如填补率。而后可以进行对称性分析。
当K点为C3v点群
对称时,2D不行约表示这为特别转角下的系统供给了确立性的二重简并。当
K点
为
C3点群对称时,三个1D表示(此中两个为复表示)仿佛与任意转角的六角系统向来存在
的二重简并相矛盾。老师还介绍了
Berry相位。狄拉克锥态在倒空间中狄拉克点周边绝热演
化一圈后的Berry位相:把倒空间的积分路径采用为狄拉克点周边任意小的圆形围道。
对于
拥有C3v的K点,上下带所对应的本征矢量。所以我们可以获取前述问题的答案:
1)Dirac锥除了存在于拥有C3v对称性的K点,还存在于布里渊区上其余的点;
2)Γ点不行能存在Dirac锥;
3)以上结论对于标量波和矢量波系统都适用(在文章里以弹性波系统为例进行了论
证);
4)这里提到的所有的Dirac锥都拥有π的Berry位相;
随后老师还挨次介绍了声子晶体中的谷涡旋态、镜面对称破缺、谷态的激发、近似Hall
效应的谷分束现象、力矩效应。基于上述知识,可以获取一系列结论:
1)声子晶体中的谷态,声谷态的涡旋特色;
2)不一样谷极化态的选择性激发,声谷态的激发选择定章;
3)声谷态的分束现象;
4)谷涡旋声场拥有约束并旋转细小颗粒的能力;
最后介绍的是声子晶体中的拓扑谷输运。基于古人的理论,经过层层优化,建立了连续性模型。
简并子空间:
i
p0,q0
微扰哈密顿量
Hijkpij
利用对称性分析对其化简:
1
2
2
q
p
q
p
m
2D
2vD2
2vD2
基于上述理论最后得出以下结论:
1)打破镜面对称实现不一样的声绝缘相
2)不一样绝缘相的声子晶体之间存在谷边沿态
3)谷边沿态可由外来入射激发
4)谷边沿态拥有低反射输运特征
5)系统地研究了二维人工周期结构中Dirac锥的存在性
6)观察了声子晶体的谷涡旋态及其激发和力矩效应
7)在不一样绝缘相的晶体界面上观察到了声(光)谷边沿态
后摩尔时代的信息器件技术主要论述了计算机集成芯片的发展。现代集成芯片中大于
88%的器件是由FET构成的。CMOS:是微电子主流技术。经典场效应晶体管工作原理:1:
块材,体效应;2:扩散;3:量子效应,能带。实质上:IC上可容纳的晶体管数量,约每隔
个月便会增添一倍,性能也将提高一倍。硅基技术发展的最后目的:单位成本下完成的
计算任务增添。单个晶体管的成本减少到本来的1亿分之一。经过长远发展,产生以下几个问题:问题:(1)尺度减少到纳米尺度,发展模式需要变化;(2)加工设备太贵,特别是门槛过高;(3)功耗过大概使过热,限制集成度。2008年路线图委员会认识到急需加速
发展一两种最有前程的新式信息办理器件,所以要求新兴研究器件(
ERD)和新兴研究资料
(ERM)两个工作小组介绍一两种最有前程的新兴研究器件技术,用以制定详细的路线图,
加速家产发展。
2008年ERD/ERM工作小组在详细观察了所有可能的技术后向
IRC介绍了唯
一的选择:碳基纳米电子学。
2009年,路线图委员会(
IRC)支持ERD/ERM工作小组选择
碳基纳米电子学作为需要要点关注和投资的技术,
用以加速半导体电子家产的发展。
相关技
术已被中电企业
55所用于3英寸高速晶体管的研制并获取了较好成效。
论文发布在IEEEEDL
36,1284,(2015)
,并被作为当季度的
Popular论文之一。
物理学是研究物质结构、物质互相作用和运动规律的自然科学。诸如力、声、热、光、
电、磁等现象,以及物质的细微结构、它们的各样存在状态,
小到原子及比它还小的基本粒
子,大到天体宇宙都是它的研究对象。平常物理学分为力学、声学、光学、电磁学、无线电
电子学、分子物理、原子物理、原子核物理、基本粒子、宇宙学均分支学科。物理学是一门
以实验为基础的自然科学,它是发展最成熟、高胸襟化的精美科学,又是拥有方法论性质、
被公以为是最重要的基础科学。
尽管有些理论在应用中目前还没有派上用处,
但我们相信在
未来的某一天必定会为人类做出贡献。
正如法拉第发现电磁感觉定律时有人问他你这个定律
有什么用时,他回答的那样:一个初生的婴儿,你能料想他未来会做出多么伟大的事业吗
可
以说物理学的发展,促进了各个领域科学技术的进步。
令人类的生产和生活发生了翻江倒海
的变化。物理学的发展引起了一次又一次的家产革命,
推进着社会和人类文明的发展。
可以
说社会的每一次大的进步都与物理学的发展密切相连。
此刻,人类对物理现象的探究,
已
经在一条更加广阔更加深入的战线上睁开,原子核物理和基本粒子物理学,凝聚态物理学、
一致场论,都是现代物理学中最活跃的分支。
宇宙的发源和微观的超弦理论是现代理论物理
的前沿。物理学的魅力不尽于此。它理论的简洁性、抽象性、一致性、对称性以及好多妙趣
横生的结论,把我们带入一个巧妙的境地。使我们心旷神怡,乐此不彼。因为社会的转型,
物理学不像多年前那样受国人追捧了。但它在科学技术发展中的基础地位任然是不行置疑
的。
经过一个学期的学期,我对凝聚态物理又有了更深刻的认识,
并意识到了理论知识的重
要性。对凝聚态物理的知识系统以及研究方向有了更深刻的认识。
同时,我对物理专业研究
远景以及就业方向有了认识,再次感谢老师们的课程报告。