报告题目：二维晶体的自旋-轨道耦合调控与量子相位研究
主讲人：郑毅 浙江大学 研究员
时 间：2024年9月12日15:00
地 点：安徽大学磬苑校区理工E楼E400
主办单位：物理与光电工程学院
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报告摘要：
自旋是电子的内禀属性之一，在晶体的布洛赫周期势作用下可以和轨道运动以及（或）晶格产生耦合效应，其中自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）是凝聚态中众多奇特物理现象的基础。近年来，各种具有新奇物性的重电子态二维晶体的兴起为研究二维极限下的自旋-轨道耦合新机理和高效调控手段提供了前所未有的机遇，可以结合原子层精度的量子限域效应、外场调控、电荷掺杂以及范德瓦尔斯异质结等手段来对自旋-轨道耦合实现精准有效的调控。
本报告将介绍我们研究团队在二维晶体的自旋-轨道耦合调控与相关呈展现象研究上的主要进展，包括如何在中心反演二维体系中用栅极调控破坏结构中心反演来实现对内秉SOC的激活，以及强SOC二维体系的外场调控与量子相位研究。我们将用两个体系研究展示二维极限下SOC调控研究的丰富前景与重要意义：1）用范德瓦尔斯反铁磁隧穿结验证循环量子演化中的非绝热Aharonov-Anandan几何相位 [1, 2]；2）薄层黑砷二维电子态的自旋-能谷耦合Rashba新物理与拓扑费米面（Topological Fermiology）理论的实验验证 [3, 4]。
References：
[1] Y. Peng et al., Magnetic structure and metamagnetic transitions in the van der Waals antiferromagnet CrPS4, Adv. Mater. 32, 2001200 (2020).
[2] M. Cheng et al, Quantum tunnelling with tunable spin geometric phases in van der Waals antiferromagnets, Nat. Phys. In Press (2024).
[3] F. Sheng et al., Rashba valleys and quantum Hall states in few-layer black arsenic, Nature 593, 56-60 (2021).
[4] J. Hu et al., Topological fermiology of gate-tunable Rashba electron gases, Sci. Adv. In Review (2024).
报告人简介：
郑毅，浙江大学研究员。2000年本科、2003年硕士毕业于浙江大学物理学院。2008年博士毕业于新加坡国立大学物理系，方向为金属－有机半导体界面的弹道电子发射谱（BEEM）研究。博士后期间，在石墨烯/铁电异质结及其电子器件原型方向做出了原创性的工作，相关研究在非易失性存储器、透明电极、触摸屏以及低电压晶体管等方面均有潜在的应用前景。2015年获海外高层次人才青年项目资助加入浙江大学物理学院，当前主要研究方向为新型二维晶体的自旋轨道耦合调控与相关呈展现象。原创性成果包括：实验证实循环量子演化中的Aharonov-Anandan几何相位（广义Berry相位）；在薄层黑砷电子态中发现自旋-能谷耦合（Spin-Valley Flavored）的Rashba新物理，并实验验证了拓扑费米面学（Topological Fermiology）的相关理论；基于隐藏自旋R2-Rashba体系的自旋电子学器件研究等。在Nature、Nat. Phys.、Nat. Nanotech. 、PRL、Nat. Commun.、Adv. Mater. 、ACS Nano等杂志发表论文50余篇，总引用超过1万余次。