中科院半导体研究所研究生导师介绍：常 凯

半导体材料HgTe由于其独特的反转的能带结构（或称负能隙）近年来在国际上引起了广泛的关注。我们从理论上研究了HgTe二维电子气pn结中电子的类光传输行为。理论结果与德国Wuerzburg大学的的实验测量吻合。研究还发现电子在pn结界面处发生类光的折射和透射现象，甚至出现全反射。利用自旋轨道耦合可以实现自旋的空间分离。与光不同的特征是电子的布儒斯特角可以利用栅压来加以控制。文章发表在NewJ.Phys.12,083058(2010)后，被IOP编辑部选入IOP的2010年度选集。
　　提出了一个仅利用衬底应力产生谷极化电流的方案。与以前的方案相比，无需施加外场或利用纳米带结构。我们的方案主要是利用大块石墨烯结构中不同能谷的电子具有不同的布儒斯特角，实现能谷依赖的类光学输运现象，进而产生谷极化的电流。成果发表在Phys.Rev.Lett.,106,176802(2011)。
　　提出可以利用量子点接触全电地控制HgTe二维电子气霍尔沟道中边缘态的输运。通过改变量子点接触栅极上的电压，可以增强或减弱边缘态之间的耦合，从而阻断和导通沟道的导电行为，控制拓扑边缘态的输运。审稿人认为"Thesubjectofthepaperisquiteinteresting,andoveralltheresultsconformtoexpectationsandcanbetestedverysoonwithexistingexperimentaltechnique."文章以快讯(RapidCommunication)发表在Phys.Rev.B83,081402(R)(2011)。
　　研究了BiSe等材料表面磁性全电控制的可能性。由于表面态电子具有手征特性，导致磁离子之间扭曲的RKKY相互作用。这种RKKY相互作用由海森堡项，DM项和伊辛项构成。通过改变栅压，可以改变各项的相对权重，从而控制磁离子之间的自旋关联的形式，形成不同的磁相。该文的结果为实现人工控制的强关联系统提供了理论基础。文章发表在Phys.Rev.Lett.106,097201(2011)。
　　提出了一个利用半导体刻蚀技术制备拓扑绝缘体HgTe量子点的方案。在通常的半导体量子点中，基态中的电子会集中分布在量子点中心。HgTe量子点的电子基态则分布在量子点边缘附近。由于这种特征，人们可以期待在量子点中能够看到Aharonov-Bohm效应，并以此来检测边缘态的存在。同时这类新的量子点在偶极近似下是光跃迁禁戒的，即所谓的“暗态”。因此可能用来存储量子信息。该研究成果发表在Phys.Rev.Lett.,106,206802(2011。
　　近期研究兴趣
　　1.低维半导体结构中自旋－轨道耦合和自旋霍尔效应；
　　2.自旋态的弛豫和相干控制；
　　3.磁性半导体；
　　4.石墨烯中基础物理问题；
　　5.拓扑绝缘体中自旋和电荷输运；
　　完成/在研主要项目
　　国家自然科学基金面上项目："半导体纳米结构的光学性质"(2000－2002)，特优；
　　百人计划基金："半导体中自旋电子学"(2001－2003)。
　　杰出青年基金（2006－2010）
　　国家自然科学基金重点项目