“低维材料中新奇量子现象及其调控的机理研究”项目获得2014年国家自然科学二等奖

 

1月9日上午,2014年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。党和国家领导人习近平、李克强、刘云山、张高丽、刘延东等出席大会并为获奖代表颁奖。国务院总理李克强代表党中央、国务院在大会上讲话。国务院副总理张高丽主持大会。国务院副总理刘延东在会上宣读了《国务院关于2014年度国家科学技术奖励的决定》。

 

段文晖教授在颁奖会现场

 

由物理系段文晖教授、顾秉林教授、吴健教授和周刚研究员等完成的“低维材料中新奇量子现象及其调控的机理研究”项目获得了国家自然科学二等奖。段文晖教授参加了奖励大会,在大会开始前同获奖代表们一同受到了习近平、李克强、刘云山、张高丽等党和国家领导人的亲切接见并合影。

附:“低维材料中新奇量子现象及其调控的机理研究”项目简介

作为未来信息技术的重要基础,低维材料研究是当前凝聚态物理和材料科学最活跃的前沿领域之一。在科技部、教育部、国家基金委项目的支持下,段文晖、顾秉林、吴健和周刚等组成的项目组,面向低维材料及其器件发展的需要,以电子和输运性质的理论和计算研究为基础,系统探索了几种重要的低维材料的新奇量子现象及其应用原理。这些工作产生了广泛的国际影响,对低维材料及量子器件原理的实验研究和理论探索起到了推动作用。主要发现和学术影响为:

1)发现新奇输运特性、创建同质器件构筑方案,为多个国际一流实验所实现。发现具有相似能带的石墨烯纳米带可呈现完全相反的I-V特征,并据此提出了基于波函数对称性的选择定则,这对能带结构完全决定导电性质的传统观点提供了一个反例;创建了基于石墨烯构筑具有同质结构功能器件的方案,一些方案很快被实验工作所实现。系列工作被权威综述论文大篇幅引用和肯定。

2)揭示应力、掺杂和电场调控机制与新效应特征,被作为依据得到充分肯定。发现碳纳米管在应力下发生金属——半导体转变,指出其主要源于受压所造成的镜像对称性破缺,该工作被他人用于解释重要实验结果,以及作为发展机电性能模型和计算方法的依据。

3)基于表面改性和量子尺寸效应所作的预言为实验所证实。阐明了表面氢桥键导致半导体表面n型掺杂的普适物理机制,提出在铁电超晶格材料中通过组分调制诱导新铁电相从而提高材料性能的方法与机制,由此预言的氢致表面金属化和铁电超薄膜相图和畴界特征被实验工作所证实。

4)提出准一维结构的电子/自旋场发射理论,指出低维体系场发射中顶端局域电子结构起决定性作用。