近年來(lái)，由于奇特的電子和光電特性，范德瓦爾斯層狀量子材料受到人們極大的關(guān)注，黑磷是其中的典型代表。它具有依賴層數(shù)的能隙，且易于用電場(chǎng)調(diào)控，被認(rèn)為是未來(lái)光電器件的重點(diǎn)候選材料。 k 9i W1  
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　　在通常條件下黑磷是窄帶隙半導(dǎo)體，然而在光照等非平衡條件下，黑磷性質(zhì)可能發(fā)生巨大改變，但人們并不知曉。為了研究光照等非平衡條件下量子材料的非平衡電子結(jié)構(gòu)，需要發(fā)展非平衡條件下的第一性原理計(jì)算方法。 pcMzLMG<  
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　　最近，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室SF10組博士生劉行在研究員孟勝、副研究員孫家濤指導(dǎo)下，與美國(guó)猶他大學(xué)教授劉鋒合作，發(fā)展了把Floquet定理分析和第一性原理動(dòng)力學(xué)計(jì)算相結(jié)合的新方法，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了層狀黑磷在周期性光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的非平衡態(tài)電子結(jié)構(gòu)的研究。 D4
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　　劉行等發(fā)現(xiàn)在圓偏振光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，黑磷的電子態(tài)受光場(chǎng)調(diào)制而發(fā)生改變，其結(jié)果依賴于光場(chǎng)的入射方向、強(qiáng)度、手性等參數(shù)。在拉伸黑磷中，他們預(yù)言了光子修飾的Floquet拓?fù)浣^緣體態(tài)、Floquet狄拉克半金屬態(tài)等非平衡電子態(tài)。更重要的是，周期性光場(chǎng)不僅可以產(chǎn)生第一類和第二類的狄拉克錐，并且可以實(shí)現(xiàn)二者之間的拓?fù)湎嘧儯瑥亩鴮?shí)現(xiàn)第三類的狄拉克錐，即第一類和第二類狄拉克錐之間的過(guò)渡狀態(tài)。 sn"((BsO<  
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　　光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電子結(jié)構(gòu)變化源于光學(xué)斯塔克效應(yīng)。他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，表面態(tài)的輸運(yùn)方向與圓偏光的手性相互鎖定，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)手段對(duì)非平衡拓?fù)漭斶\(yùn)的調(diào)控。這個(gè)工作將黑磷性質(zhì)研究推廣到了非平衡態(tài)，對(duì)于深入理解量子材料的非平衡態(tài)電子結(jié)構(gòu)，以及開(kāi)拓新穎光電子器件具有重要意義。同時(shí)，發(fā)展的新理論方法可用于研究其它量子材料的非平衡電子態(tài)，將大大拓寬新型拓?fù)潆娮討B(tài)研究。 x*OdMr\n8?  
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　　論文發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Phys. Rev. Lett. 120，237403)上。該研究受到科技部(2016YFA0202300, 2016YFA0300902, 2015CB921001, 2013CBA01600)、中科院先導(dǎo)項(xiàng)目(XDB07030100)和美國(guó)能源局(DE-FG02-04ER46148)的資助。第一性原理研究所需的大規(guī)模并行計(jì)算在天津國(guó)家超算中心天河1號(hào)平臺(tái)上完成。 0