我校物質(zhì)學(xué)院特聘教授陳宇林受邀與楊海峰博士、梁愛(ài)基博士等合作撰寫(xiě)量子材料光電子能譜綜述。近日，相關(guān)研究以“Visualizing electronic structures of quantum materials by angle-resolved photoemission spectroscopy”為題，在國(guó)際知名綜述期刊《自然評(píng)論:材料》（Nature Reviews Materials，影響因子：51.941）上發(fā)表。

拓?fù)淞孔硬牧鲜墙谀蹜B(tài)物理方向的重要研究方向，自2005年理論物理學(xué)家預(yù)測(cè)量子自旋霍爾效應(yīng)以來(lái)，該領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。近十年來(lái)關(guān)于三維拓?fù)浣^緣體、狄拉克費(fèi)米子、外爾費(fèi)米子、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、馬約拉納費(fèi)米子等的成果不斷涌現(xiàn)，高能物理尚未觀(guān)測(cè)到的未知粒子在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域得到證實(shí)。而角分辨光電子能譜技術(shù)（ARPES）是表征量子材料物理性質(zhì)最直接的、最重要工具之一。其作為核心表征工具在這些新型費(fèi)米子的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中起到了關(guān)鍵作用，并能給出最直觀(guān)的物理解釋。

與此同時(shí)，二維過(guò)渡金屬硫化物也是近期的研究熱點(diǎn)。二維材料在新型電子器件、自旋電子器件等領(lǐng)域起到重要作用。其中直接帶隙、超導(dǎo)電性、電荷密度波、量子自旋霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象在二維材料中相繼被發(fā)現(xiàn)。機(jī)械剝離技術(shù)為薄層二維材料的逐層研究提供了可能，ARPES特別是空間分辨ARPES為各種新型奇異物理性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)提供了重要工具。

本綜述圍繞角分辨光電子能譜技術(shù)（ARPES）這一主題，首先介紹了ARPES的原理及應(yīng)用，接著論述了利用該技術(shù)在拓?fù)淞孔硬牧虾瓦^(guò)渡金屬硫化物兩個(gè)重要領(lǐng)域取得的最新進(jìn)展，并重點(diǎn)詮釋了量子材料電子能帶結(jié)構(gòu)與各種奇異物理性質(zhì)的關(guān)聯(lián)。最后，文章展望了該技術(shù)未來(lái)的發(fā)展以及可能對(duì)量子材料的表征帶來(lái)的前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

上科大陳宇林課題組近年來(lái)在量子拓?fù)洳牧虾投S材料領(lǐng)域開(kāi)展了系統(tǒng)的研究，并取得了多項(xiàng)重要成果，特別是在三維拓?fù)浣^緣體、狄拉克費(fèi)米子、外爾費(fèi)米子、二維材料等領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，上海科技大學(xué)與相關(guān)院校積極參加大型光子科學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，快速增強(qiáng)了上海光源等大型科學(xué)裝置上ARPES等先進(jìn)材料表征能力。這些表征能力的提升進(jìn)一步加強(qiáng)了我校在量子材料物理方面的研究能力。該綜述論文涵蓋了該課題組近年來(lái)的亮點(diǎn)工作以及國(guó)際上相關(guān)單位在該領(lǐng)域的重要研究成果。陳宇林課題組博士后楊海峰為第一作者，陳宇林教授為通訊作者，上科大為第一完成單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委及上科大啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)、博士后基金等的大力支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41578-018-0047-2

圖一：a.角分辨光電能譜（ARPES）基本原理 b.ARPES測(cè)得的二維電子氣能帶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（模擬）c.ARPES實(shí)際裝置示意圖

圖二：利用ARPES技術(shù)探測(cè)到的量子材料能帶結(jié)構(gòu)。a. 拓?fù)浣^緣體（Bi₂Te₃） b. 狄拉克費(fèi)米子（Na₃Bi）c. 外爾費(fèi)米子(TaAs)d.過(guò)渡金屬硫化物（MoS₂）