研究方向
低维量子物理与后摩尔信息器件实验室
上海交通大学 | 集成电路学院(信息与电子工程学院)

总体研究方向

本实验室聚焦于低维量子体系的物理性质研究以及在此基础上的后摩尔新型信息器件设计与开发。围绕低维材料中各类电子态与元激发之间的耦合机制,以及这些量子物态在外场作用下的演化规律这一核心科学问题,采用先进半导体微加工工艺结合界面工程技术,构建低维微纳结构,通过综合运用电输运学、磁学、光电子学和光谱学技术,建立表征和操控介观凝聚态体系中量子物态及新奇现象的有效方法,并构筑高性能原型微纳电子器件。

方向一:光-物质相互作用与宽频光探测器件

  • 本研究主要针对层状范德华材料(如石墨烯、紫磷、过渡金属硫族化合物、笼目晶格材料等)及其异质结构中的光-物质相互作用机制,探索其在宽光谱(可见光、近红外、中红外及太赫兹波段)范围内的光电响应特性。通过电、光、磁、温度等多物理场协同调控,揭示载流子动力学、元激发耦合、非平衡载流子弛豫等微观物理过程对光电转换效率的影响,进而设计高响应、低噪声的光电探测器。研究重点包括材料能带工程、界面效应优化以及多场联合调制,致力于实现高响应率、宽光谱覆盖与超快响应速度的高性能光电探测,为高质量成像、太赫兹传感等应用提供创新解决方案。
方向1

方向二:二维磁性的操控与自旋电子器件

  • 本研究围绕低维量子材料(如CrCl₃、Fe₃GeTe₂等)的本征磁性及其调控展开,结合低温电磁输运、 磁光克尔效应(MOKE) 等实验手段,系统探究二维极限下的磁有序、磁各向异性及磁相变行为。通过多物理场调控手段,实现对磁结构的精确表征与动态操控,进一步设计并优化磁隧道结(MTJ)、自旋阀及磁性光电器件等原型器件。研究聚焦低维磁体的微观机制与宏观性能关联,旨在开发高性能、低功耗的自旋电子器件,为未来高密度磁存储、自旋逻辑运算及光电集成技术提供新思路。
方向2

方向三:新奇物相的演化与新原理量子器件

  • 本研究致力于探索二维拓扑材料、超导材料及其异质结构中的新奇量子物相与界面效应,通过制备场效应晶体管、光电探测器等原型器件,系统研究拓扑边缘态导电行为、光诱导超导临界相变以及界面近邻效应(如可调谐安德烈夫反射)等关键物理过程。研究重点聚焦包括超导态等在内的关联电子物态与非平庸拓扑能带结构、长程磁序、各类元激发的耦合机制,揭示外场作用对量子态演化的调控规律,并基于此开发具有正负光电导翻转、高灵敏度探测等创新功能的量子器件。研究体系涵盖二维拓扑绝缘体、超导异质结等材料平台,结合低温量子输运、宽频光电响应等表征手段,为低功耗电子器件、超导光电探测等提供理论与实验基础。
方向3