2023-01-012024-05-18https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/700566量子物理學在材料中的表現最近發生了深刻的視角變化。長期以來，科學家和工程師一直在一系列電子設備中利用量子效應，例如光電子學中的量子化電子態和光學選擇規則，以及位於硬盤驅動器中心的隧道效應。雖然傳統電子學基於電子在真實空間中的運動，但電子可以具有其他屬性，例如“自旋”——它們的旋轉，和“谷”——它們在倒易空間中的位置。使用光譜學利用這些新的電子運動可以為未來的光電子學、量子傳感和量子計算帶來令人興奮的物理學，並有可能克服經典電子設備的各種限制，例如速度和功率。最近，隨著原子級薄的過渡金屬二硫化物 (TMD) 晶體的出現，“谷電子學”和“扭曲電子學”的概念再次興起，通過圓偏振光可以方便地生成和操縱谷量子比特。將每一層的原子界面隔離、堆疊和扭曲成異質結構的能力為探索新的物質量子態和控制量子光電器件宏觀行為的電子動力學提供了新平台。由於維數降低和自旋軌道耦合度高，二維 (2D) TMD 晶體表現出不尋常的量子現象，包括獨特的激子物理、湧現谷自由度和強相關電子態。這研究項目旨在通過使用和開發一套獨特的納米級器件來開發 2D TMD 晶體的新穎電子和光學特性。主要策略是實施新技術，通過調整電子與光子以及精確電信號的相互作用方式來控制二維材料中電子的量子力學行為。然而，許多光譜技術只對偶極子允許的躍遷敏感，而且通常對支配凝聚態量子物理學的非平衡電子動力學不敏感。我這提出一種基於超快非線性光譜學的新型工具，它能夠在超短時間尺度和寬能量範圍內探測電子過程和量子現象。將最新的飛秒激光技術與納米光學相結合，將使我的團隊在很大程度上探索多體物理學、谷贗自旋的量子控制和二維材料中的光誘導相變方面取得領先。超快非線性光學顯微鏡;量子材料;莫里超晶格;量子控制;多體相互作用;ultrafast nonlinear optical microscopy; quantum materials; moiré superlattice; quantum control; many-body interactions