时间：2022年4月21日星期四下午14：00—18:00
地点：腾讯会议ID: 400 137 684 重庆大学虎溪校区理科楼LE201
面向未来计算的二维材料物性调控与信息器件研究
主讲人：缪峰教授
报告摘要：
随着海量数据的不断增长，未来社会对计算能力提出了更高的需求。但是，随着器件小型化趋于极限，计算能力很难再通过提高器件集成密度继续增加。此外，冯诺依曼架构中的存算分离设计也使得传统计算硬件在处理海量数据时面临高功耗的挑战。二维材料有望成为未来重要的基础电子与光电子材料，而且，不同的二维材料可以作为“原子乐高”的基本结构进行可控转移和垂直堆垛，形成众多具备原子尺度和丰富功能的垂直异质结，这也为面向未来计算的电子器件应用提供了前所未有的机会。在这次报告中，我将展示二维材料物性调控与“原子乐高”电子学如何在发展未来的计算技术中发挥重要作用，例如类脑计算与存内计算。一个很好的例子就是利用“原子乐高”构建具有原子锐度界面和优异热稳定性的超高鲁棒性忆阻器[1]，未来类脑计算芯片的其他组件也可以利用二维材料和垂直异质结来构建，例如类神经元和可重构突触器件[2]。另一个很有前景的应用是类脑视觉传感器。考虑到“原子乐高”异质结能够以天然的方式模拟人类视网膜中神经元和突触的垂直分层分布，我们提出并在实验上实现了一种可用于信息同步探测与处理的可重构神经网络视觉传感器[3]，并在此基础上实现了一种可用于视觉感知的原型神经形态视觉系统[4]。最后，面向未来进一步提升算力与计算能效比的要求，我们提出了一种基于频分复用技术的大规模并行计算方案，在忆阻器阵列中实现了对存储数据的并行读取和矩阵相乘运算的并行处理，并利用该方案演示了对16副图像的一步识别[5]。我们的工作展现了二维材料的物性调控与信息器件研究在发展未来高算力与高能效比计算技术中的重要潜力。
参考文献
[1] M. Wang#, S. Cai#,et al. Nature Electronics 1, 130 (2018).
[2] C. Pan,et al. Nature Electronics 3, 383 (2020).
[3] C. Wang#, S. Liang#,et al. Science Advances 6, eaba6173 (2020).
[4] S. Wang#, C. Wang#, P. Wang#,et al. National Science Review 8, nwaa172 (2021).
[5] C. Wang#, S. Liang#,et al. Nature Nanotechnology 16, 1079 (2021).
主讲人简介：
缪峰，南京大学物理学院教授、博导，国家杰出青年基金获得者，中国物理学会“黄昆物理奖”获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才入选者，国际先进材料学会IAAM奖章获得者，科睿唯安“全球高被引学者”，爱思唯尔“中国高被引学者”。2004年本科毕业于南京大学物理系；2009年获美国加州大学河滨分校物理学博士学位，同年获得最佳博士毕业生奖；2009-2012年在美国惠普实验室（硅谷总部）任助理研究员；2012年全职回南京大学工作。主要从事二维材料的量子调控与信息器件研究，一作或通讯在Science、Nature/Science子刊（10篇）、Phys. Rev. Lett.等国际权威学术期刊上发表论文，共发表SCI论文110余篇，总引用超过22000次；申请/授权美国及中国专利30余项。
量子霍尔铁电体系的扫描隧道显微镜观测
主讲人：丁浩教授
报告摘要：
在量子材料中，谷自由度，是电子除电荷与自旋自由度之外的另一种内禀自由度，出现在布里渊区中存在能量简并区域（谷）的电子体系中。电子相互作用可以打破谷的简并，诱导出丰富的自发对称性破缺相，有望在电子学与光学领域实现广泛的应用。对这类自发对称性破缺相的测量通常依赖宏观输运或光学手段，在这个报告中，我将展示我们使用极低温强磁场扫描隧道显微镜技术，对单晶Bi(111)表面态中的新型自发对称性破缺相——量子霍尔铁电相，进行的直接观测。由于自旋轨道耦合效应，Bi(111)表面态中存在6个简并的泪滴形状的谷。在外加高磁场下，Bi(111)表面态进入量子霍尔态，形成朗道能级。通过观测朗道能级波函数的实空间分布，我们发现，由于交换相互作用，谷的6重简并被打破，系统的旋转对称性发生自发性破缺，进一步呈现量子霍尔液晶相。当只有单重简并的朗道能级被占据时，在表面缺陷附近，朗道能级波函数展现出独特的干涉图案。经过理论分析发现，这种图案与谷极化的情况相吻合，即电子只占据其中1个谷，从而导致朗道能级在面内具有电偶极矩，使系统呈现量子霍尔铁电相。我们的研究不仅在实验上证明了量子霍尔铁电相的存在，也展示了谷自由度研究的一个强力的新手段。
主讲人简介：
丁浩，重庆大学前沿院量子材料与器件研究中心弘深青年学者特聘教授。2008年获得武汉大学物理学学士学位，2016年获得清华大学物理学博士学位，2016-2021年在普林斯顿大学物理系任博士后研究员，2022年起全职在重庆大学工作。主要研究方向为新型量子材料的扫描隧道显微镜研究，至今在国际主流学术期刊上发表论文22篇，其中包括Nature1篇、PNAS1篇、Nature Physics4篇、Physical Review Letters3篇等，总引用超过2000次。
Epitaxial growth of Kagome semimetal Mn3Ge
主讲人：洪德顺副教授
Abstract：
Materials with Kagome structure host many interesting physical properties, ranging from spin frustration induced spin ice, electron interference destruction induced flat band to Dirac dispersion related nontrivial topological behaviors. Hexagonally structured Mn3X (X = Sn, Ge...) are layered Kagome materials, and extremely large anomalous Hall and anomalous Nernst signal have been detected inside. Considering its nonlinear antiferromagnetic structure, these anomalies are quite astonishing. Now we are clear that these anomalies are originated from the nontrivial band structure induced berry phase in the transport. To date, most studies on Mn3X are based on the bulk single crystal, which hinders its tunability for topological transitions as well as device applications. What's more, it's very difficult to get atomic flat surface by cleaving. From physical research point of view, Mn3X films with smooth morphology are critical for characterizing the nontrivial band structure by ARPES and STM.
Recently, few groups have tried synthesizing Mn3X film by magnetron sputtering, and most of the film show polycrystalline features. In this talk, I will show you my experiences on growing epitaxial Mn3Ge film using both magnetron sputtering as well as molecular beam epitaxy (MBE). In both ways, we get high quality epitaxial films, and large anomalies in the transport have been captured. During the MBE growth, we utilize the electron beam assisted growth technique, which further improves the film quality. At low temperatures, high order symmetries in the anisotropic magnetoresistance shows up in these MBE films, which can be explained by the Weyl node rotation in the magnetic field.
The research presented here is done in Argonne National Laboratory, and the project is funded by the U.S. DOE.
主讲人简介：
洪德顺，重庆大学物理学院副教授。2017年1月博士毕业于中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室，2017年2月至2022年2月，先后在美国Argonne国家实验室和芝加哥大学从事博士后研究，2022年3月加入重庆大学物理学院、前沿院量子材料与器件研究中心。研究方向为磁性拓扑薄膜及磁性氧化物薄膜的制备，表征及调控。已在Nature Communication, ACS Nano, Physical Review B, Physical Review Materials, Advanced Electronic Materials, Applied Physics Letters等期刊发表二十余篇文章，其中第一作者十篇。
