报告时间：5月17日下午15点

报告地点：光学楼525室

题目：修饰二维电子器件输运研究

摘要：

层状二维电子材料因其易解理、高迁移率等特征成为当今电子输运和光电材料研究的热点。我们注意到，这些二维材料还具有全开放和易于外部修饰的特点，采用颗粒沉积或离子注入的方法很容易调节器件的输运特征。我将介绍三个相关工作。

在第一个工作中，我们采用多种金属小团簇修饰石墨烯器件，以图提高石墨烯的内禀自旋轨道耦合。这一耦合强度是Kane-Mele的量子自旋霍尔效应模型中所必须的。我们系统改变器件的温度、磁场和栅压，并对电阻进行测量。我们可以观察到系统的弱局域化特征。沉积团簇后，弱局域化显然受到抑制，而且载流子浓度和迁移率都发生显著变化。采用HLN公式拟合可以获得电子的自旋轨道散射时间，采用霍尔测量可以获得电子的弛豫时间，从中可以证实两者的正向依赖关系。无论是沉积前还是沉积后，系统中的自旋弛豫都遵循Elliot-Yafet规律，由此我们可以获得一个5.5meV的自旋轨道耦合强度。根据E. MacCann的理论，这一自旋轨道耦合是类内禀的。所以，本工作可以支持Kane等人预言的量子自旋霍尔效应等拓扑量子态的产生。EDTA-Dy分子可以在引入自旋轨道耦合的同时引入恰当的载流子浓度。

在第二个工作中，我们采用EDTA分子吸附修饰MoSe₂单层器件。这类单层器件因加工损伤和暴露，迁移率很低，我们器件电子迁移率小于0.1cm²/Vs。经过吸附修饰，我们可以将迁移率提到到20cm²/Vs以上，空穴迁移率也有3个数量级的提升。我们采用高分辨电镜可以观察到Se的空位，并且观察到吸附前后Se空位浓度的变化。理论计算结构表明，Se空位造成了一个杂质带，吸附EDTA分子后可以改变这一杂质带的位置。EDTA的作用就确认为修复贡献局域化的Se空位。

在第三个工作中，我们对WTe₂的少原子层器件进行离子注入。WTe₂近来因不饱和磁电阻、量子自旋霍尔效应和第二类Weyl半金属等特征饱受关注。我们比较注入前、注入后和退火后的器件电子输运特征。我们发现，材料注入后，磁电阻的不饱和明显消失。我们采用多带拟合获取材料电子pocket的载流子浓度，发现注入后材料的电子浓度增加了10倍以上，这使得费米面上升40-50meV。近来多种理论和实验给出，WTe₂是第二类Weyl半金属，其Weyl点比费米面高55meV，所以本工作将对WTe₂的Weyl特征有支持作用。

除此以外，我们还研究了WTe₂压力超导、Weyl费米弧、ARPES圆二色性、线性磁电阻、弱反局域化等现象，探讨了Sm掺杂、Cu掺杂拓扑绝缘体和高绝缘拓扑绝缘体的输运特征，研究了拓扑绝缘体AAS效应和普适电导涨落效应。发现团簇可以提高石墨烯相干性。近来还获得了质量选择的原子团簇。

报告人简介：

报告人，宋凤麒。2000年毕业于兰州大学原子核物理专业。2005年于南京大学物理学院获得博士学位，导师为王广厚院士。后留校任教至今。2012年受聘为南京大学物理学院教授，博士生导师。2013年，入选教育部新世纪优秀人才。2007-2009年间曾赴澳大利亚悉尼大学、英国伯明翰大学和比利时天主教鲁文大学访问和从事博士后研究。2015年，获得基金委优秀青年基金资助。2016年，获聘教育部长江学者奖励计划青年项目。

发表SCI检索论文70余篇，并作为第一作者或通讯作者在Nature Communications、Physical Review Letters、Journal of American Chemical Society、Small和Scientific Reports发表论文多篇。国家发明专利授权10项。论文被引用600余次。

Qin YY et al, Applied Physics Letters accepted

Li ZG et al, Applied Physics Letters 100,083107 (2012)

Qin YY et al, Applied Physics Letters 106, 023108 (2015)

Li ZG et al, Scientific Reports, 2,595 (2012)

Fei FC et al, Nano Letters, 15 (9), 5905–5911 (2015)

Chen TS et al, Advanced Materials, 201501254(2015)

Chen TS et al, Nature Communications, 5, 5022 (2014)

Pan XC et al, Nature Communications, 6, 7805 (2015)