(3) 電荷與自旋的相互作用也是很多功能性關(guān)聯(lián)材料在器件應(yīng)用方面的物理基礎(chǔ)，例如鈉鈷氧體系中自旋熵對(duì)熱電效應(yīng)的貢獻(xiàn)、多鐵材料中外加電場(chǎng)對(duì)自旋取向的控制、錳氧化物中外加磁場(chǎng)對(duì)電阻的巨大影響，等等。在對(duì)電荷自旋相互作用基本原理的理解基礎(chǔ)上，我們還將探索它們?cè)诠δ苄云骷?yīng)用方面，特別是超導(dǎo)效應(yīng)、熱電效應(yīng)、磁阻效應(yīng)等在能源和信息領(lǐng)域的新思路、新途徑。(4) 充分利用化學(xué)摻雜和結(jié)構(gòu)修飾進(jìn)行新量子材料體系的探索工作。采用合適的化學(xué)合成方法以及良好的合成設(shè)備，獲得高質(zhì)量的合乎要求的樣品。采用x射線衍射、電子顯微鏡等常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。必要時(shí)，通過(guò)同步輻射、中子衍射等大型研究設(shè)施對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)作更細(xì)致的測(cè)量。對(duì)高質(zhì)量樣品進(jìn)行各種精密的物理性質(zhì)測(cè)量。包括電阻、磁電阻、霍爾效應(yīng)、熱電效應(yīng)、能斯特效應(yīng)、磁化強(qiáng)度、比熱、熱導(dǎo)、光學(xué)性質(zhì)以及核磁共振和穆斯鮑爾譜等。歸納、總結(jié)系統(tǒng)的物理規(guī)律特性與電子相圖。
(5) 在新型鐵基超導(dǎo)體系方面，我們將以元素替代作為主要探針，研究鐵基超導(dǎo)體的超導(dǎo)機(jī)理。理論上擬以CeFeAsO1-xFx 、CeFeAs1-x PxO等材料為代表，發(fā)展從磁性“壞金屬”或“近莫特絕緣體”到重費(fèi)米子液體過(guò)渡的理論框架，用平均場(chǎng)等方法、結(jié)合數(shù)值計(jì)算來(lái)研究這一理論，并以此來(lái)解釋鐵基超導(dǎo)材料在輸運(yùn)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)等方面表現(xiàn)出來(lái)的多樣性和復(fù)雜性，探索這類體系中可能出現(xiàn)的奇特量子相變和相應(yīng)的量子臨界性。
(6) 在銅氧化物高溫超導(dǎo)方面，結(jié)合前述精確實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們將以摻雜莫特絕緣體模型為出發(fā)點(diǎn)，研究贗能隙區(qū)可能存在的隱藏的量子序、量子序和超導(dǎo)態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)和共存、費(fèi)米面的重組、以及到費(fèi)米液體區(qū)的量子相變。希望由此理解超導(dǎo)相圖中在最佳摻雜區(qū)附近可能出現(xiàn)的量子臨界點(diǎn)以及相聯(lián)系的一系列反常輸運(yùn)和磁學(xué)性質(zhì);在重費(fèi)米合金方面，我們擬以CeCu2(Si1-xGex)2等材料為代表，具體考察關(guān)聯(lián)雜化項(xiàng)對(duì)量子臨界點(diǎn)產(chǎn)生的影響，研究由于可能由于壓力效應(yīng)引起的f 軌道價(jià)態(tài)雜變化，以及兩個(gè)近鄰的量子相變，確定相應(yīng)的電阻標(biāo)度行為和量子臨界性。
4、低維量子體系和量子態(tài)的研究：
(1) 探索制備高質(zhì)量的石墨烯單晶的方法，研究生長(zhǎng)條件對(duì)單層石墨烯結(jié)構(gòu)的影響，探索重復(fù)性好、效率高、成本低、易控制的制備技術(shù)。表征單層石墨烯長(zhǎng)程有序度。 通過(guò)變溫、低溫STM/STS，深入研究石墨烯體系的本征電子結(jié)構(gòu)以及缺陷、摻雜對(duì)電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制。生長(zhǎng)高質(zhì)量拓?fù)浣^緣體單晶，研究它們的基本性質(zhì)。
(2) 探索和生長(zhǎng)高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體材料，拓?fù)浣^緣體大部分是合金材料，需要優(yōu)化目前晶體生長(zhǎng)工藝。 爭(zhēng)取準(zhǔn)備組分分布均勻，形狀規(guī)整的大尺寸二元固溶體多晶錠料。
(3) 利用STM和掃描隧道譜(STS)表征，研究膜石墨烯的幾何結(jié)構(gòu)和本征電子結(jié)構(gòu)。測(cè)量石墨烯膜的扶手椅型邊緣和鋸齒型邊緣的局域電、磁性質(zhì)。將充分發(fā)揮變溫STM的優(yōu)勢(shì)，研究單個(gè)分子以及多個(gè)分子在石墨烯表面可能的奇異動(dòng)力學(xué)行為或幾何結(jié)構(gòu)，物化特征。
(4) 利用STM研究在拓?fù)浣^緣體的金屬表面態(tài);通過(guò)表面沉積非磁性雜質(zhì)研究狄拉克費(fèi)米子和雜質(zhì)的相互作用，無(wú)磁性中性雜質(zhì)對(duì)于拓?fù)浣^緣體表面狄拉克費(fèi)米子的散射，為輸運(yùn)性質(zhì)的研究提供基礎(chǔ),檢驗(yàn)和理解前人有效理論預(yù)言的拓?fù)浯烹娦?yīng)。 利用自旋分辨的STM技術(shù)，觀察雜質(zhì)在實(shí)空間誘導(dǎo)的自旋texture。在表面沉積磁性雜質(zhì)，研究體內(nèi)磁性雜質(zhì)所造成的時(shí)間反演破缺對(duì)于邊界態(tài)的影響。 尤其在帶有內(nèi)部自由度的雜質(zhì)的研究中，著重研究在拓?fù)浣^緣體背景下兩個(gè)雜質(zhì)的內(nèi)部自由度相互間的量子關(guān)聯(lián)， 這對(duì)于量子信息處理將可能有重要的潛在價(jià)值。
(5) 利用角分辨光電子譜測(cè)量石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，包括石墨烯的色散關(guān)系，電子-聲子相互作用，電子-激子相互作用，能隙的大小等，以及這些參數(shù)隨石墨烯層數(shù)、石墨烯與襯底相互作用導(dǎo)致的電子結(jié)構(gòu)的變化。利用ARPES研究拓?fù)浣^緣體的表面態(tài)，確定能級(jí)色散關(guān)系，狄拉克點(diǎn)的數(shù)目，判定系統(tǒng)是否是強(qiáng)的拓?fù)浣^緣體。利用自旋分辨的ARPES和不同偏振模式的光源分辨電子不同自旋分支的色散關(guān)系，測(cè)量電子自旋的極化特性。
(6) 利用核磁共振技術(shù)(NMR)研究研究三維拓?fù)浣^緣體的磁性質(zhì)，從磁性質(zhì)上找到拓?fù)浣^緣相變的證據(jù)。使用高壓和摻雜技術(shù)調(diào)節(jié)三維拓?fù)浣^緣體量子相變，進(jìn)一步研究其在量子相變點(diǎn)的特性。 改進(jìn)NMR系統(tǒng)，提高核磁共振的靈敏性,從而可以對(duì)拓?fù)浣^緣體的表面態(tài)進(jìn)行研究。 研究表面的磁激發(fā)譜及其金屬態(tài)的特性，從而得到表面態(tài)在微波波段的磁性質(zhì)，并進(jìn)一步與塊材絕緣態(tài)的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。
(7) 利用第一原理計(jì)算方法(GW)、考慮電子在石墨烯的自能相互作用和電子-空穴相互作用(GW-BSE 方法)，解決在外加電場(chǎng)下雙層石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，雙層石墨烯的光學(xué)性質(zhì)對(duì)外加電場(chǎng)的依賴關(guān)系。 以更加直觀的物理語(yǔ)言澄清低能有效理論所包含的物理實(shí)質(zhì)。
(8) 理論研究拓?fù)浣^緣體體內(nèi)摻雜后的物理性質(zhì)以及表面態(tài)物理性質(zhì)。 著重研究體系的輸運(yùn)和光學(xué)性質(zhì)，探討自旋軌道耦合以及拓?fù)湫?yīng)在其中扮演的角色。理論研究表明拓?fù)浣^緣體的體內(nèi)和邊界上支持分?jǐn)?shù)化激發(fā)的存在，我們擬從理論上進(jìn)一步解釋在撲絕緣體上出現(xiàn)分?jǐn)?shù)化激發(fā)的驚奇現(xiàn)象。 研究拓?fù)浣^緣體內(nèi)部以及邊界上的量子關(guān)聯(lián)和量子糾纏， 理解和直觀地刻畫這種量子關(guān)聯(lián)對(duì)于拓?fù)湫虻难芯恳约皯?yīng)用。
科研項(xiàng)目申請(qǐng)書寫作要求
1、立題依據(jù)充分，國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)和信息了解清楚
2、課題科學(xué)意義重大，具有較好的應(yīng)用前景
3、起點(diǎn)高，學(xué)術(shù)構(gòu)思新，有創(chuàng)見(jiàn)
4、與國(guó)內(nèi)外同類工作相比，有自己的特色，避免重復(fù)
5、課題研究范圍不宜過(guò)大，內(nèi)容過(guò)多，主攻方向明確、集中
6、技術(shù)路線清楚，設(shè)計(jì)方案合理可行，研究方法力求先進(jìn)
6、充分說(shuō)明已有研究的基礎(chǔ)和技術(shù)條件，研究小組的優(yōu)勢(shì)和實(shí)力
8、預(yù)期結(jié)果明確，充分展示預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，突出把握性和可行性
9、申報(bào)手續(xù)完備，各欄目填寫完整、齊全、清楚、實(shí)是求是
10、認(rèn)真選擇申報(bào)學(xué)科專業(yè)，以便同行評(píng)議和終審順利通過(guò)
11、研究小組人員結(jié)構(gòu)合理，實(shí)力較強(qiáng)，時(shí)間保證，符合規(guī)定
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