开门学术会议 ｜ “纳米光电子日”开门学术活动

【题目】 具有极端光场局域能力的纳米激光器

【摘要】 近年来，由于极端尺度光与物质相互作用研究及光信息处理、传感、成像、检测、加工等需求，纳米激光器及极端局域相干光场成为激光、纳米光子学等多学科领域的研究前沿。该方面存在的共性问题包括：如何平衡表面等离激元（SP）结构的“局域-损耗”矛盾？如何基于介电结构实现极端光场局域？如何表征和调控极端局域光场？在此，结合国内外在该方面的相关工作，介绍我们近年来取得的主要进展，包括SP纳米结构及激光器的“局域-损耗”矛盾与极端光场局域SP纳米激光器，以及基于介电结构中束缚电子相干极化与放大的纳米激光器。

【个人简介】浙江大学光电科学与工程学院教授，主要研究方向为微纳光子学理论基础、功能结构及器件应用。国家杰出青年科学基金获得者，教育部长江特聘教授，国家“万人计划”科技创新领军人才，美国光学学会会士（OSA Fellow）。出版学术专著（编著）2本，发表学术论文200余篇，曾获得国防科学技术奖、中国青年科技奖、霍英东基金会高校青年教师奖、中国光学学会“王大珩”光学奖、浙江省自然科学奖等奖励。

【题目】Semiconductors shed new light on quantum information

【摘要】1962年，美国的三个研究小组（IBM，GE和MIT）分别独立地实现了半导体材料中的受激辐射光放大效应。在之后的几十年里，半导体光电子研究和产业化在“第一次量子革命”中取得了极大的进展。如今，半导体光电器件（激光、发光二极管等）在数字媒体、传感、照明、精密测量以及光通讯领域发挥着不可替代的重要作用。近年来，随着中国、欧洲、日本以及美国相继利用国家意志来支持新一代量子技术的研究，我们发现目前已经身处所谓的“第二次量子革命”洪流之中。文小刚教授提出，相比前几次物理革命，现在对多体系统的量子纠缠的研究，有点“革命”的意味了。那么，做为半导体物理、材料和器件的研究者，我们迫切需要思考如何将经典半导体器件领域（激光、二极管、芯片等）的经验和知识转化到新一代量子器件（基于量子纠缠等新颖物理现象）的研究和开发工作中。本次报告将起简短回顾半导体量子光学领域的发展历史、遇到的挑战、以及目前最前沿的一些工作，其次将介绍本组在过去几年的相关结果，最后与大家一起展望未来该领域可能的进展。

【个人简介】丁飞，1982年出生于江苏省泰兴市。德国汉诺威大学固体物理研究所所长，终身正教授（纳米物理讲席教授）。研究方向为半导体材料及量子光学器件，分别于2016年以及2022年连续两次获得欧洲最高荣誉研究项目之一的ERC Grant（五年期）。目前承担德国科技部量子信息领域数个重大项目，也是德国DFG四个量子通信基础设施项目的负责人之一。2003年合肥工业大学本科，2004年以第一名的成绩进入中科院半导体所进行硕博连读，2006-2009年首批中科院-德国马普学会联合培养博士生（中方王占国实验室，导师陈涌海研究员；德方Klaus von Klitzing实验室Oliver G. Schmidt组），2008年曾在荷兰代尔夫特理工大学Kouwenhoven/Zwiller组访问。2010年加入IBM苏黎世实验室先进光子学小组，2012年起加入德国莱布尼茨学会，历任研究组长/分所副所长。2016年加入汉诺威大学，成为德国自然科学领域最年轻的W3教授之一。曾担任欧洲研究理事会、中科院战略性先导科技专项、求是科技基金、德国科技部、洪堡基金、英国皇家学会、瑞典研究理事会等项目评审专家。小组成员中多人已经获得教授位置。其获得奖项包括：欧盟玛丽·居里学者、IBM公司专利成就奖、IFW Excellence Program等，并曾受邀参与国庆70周年阅兵典礼。目前兼任留德中国物理学者学会会长。

【题目】 Si-based InAs/GaAs QD Lasers for Si Photonics

【个人简介】Professor Liu's general interest concentrates on the nanometer-scale engineering of low-dimensional semiconductor structures (such as quantum dots, quantum wires, and quantum wells) by using molecular beam epitaxy and the development of novel optoelectronic devices including lasers, detectors, and modulators by developing novel device process techniques. He has co-authored over 120 peer-reviewed journal papers in the area of semiconductor materials and devices.

【题目】 非线性光学在二维材料研究中的应用

【摘要】 二维材料因其简单的结构、丰富的物性、便捷的调控和多样的组合正成为研究凝聚态物理的理想体系。另一方面，二维材料的低维属性对相关的实验研究提出了不少挑战。在本报告中，我将介绍非线性光学，特别是二次谐波产生，在二维材料研究中的应用。我们最近的工作发现，非线性光学二次谐波过程不仅对体系的晶格结构中心反演对称破缺超级敏感，而且对长程磁有序和电子-空穴对称性也高度依赖。在二维极端限域下，非线性的光与物质相互作用也更为强烈。我们相信，非线性光学是研究低维量子材料的重要手段。

【个人简介】吴施伟，复旦大学物理系教授，教育部长江学者特聘教授。研究方向是低维量子体系的光物理，致力于发展自主创新的实验研究方法，以探索时间、空间分辨极限下的光物理现象与机制，解决与凝聚态物理、材料科学、纳米科技等领域相关的基础科学问题。近年来，吴施伟教授在复旦大学主持研制了和光耦合的无液氦低温扫描隧道显微镜、低温强磁场超快非线性光学显微装置等特色实验平台，并在二维量子材料的非线性光学响应、缺陷结构和物性等方面取得了一定的成果。这些研究成果以通讯作者在Nature、Science、Nature Photonics、Nature Nanotechnology、Science Advances、PRL等期刊发表,并获得国家发明专利6 项和美国发明专利2 项。

【题目】 光子晶体微纳器件

【摘要】以光子作为信息载体有望实现高速低能耗信息处理，需要利用三阶非线性光学效应的光控光方式来实现各种复杂信息处理功能。报告将首先介绍在非线性光子材料方面的探索，包括利用PEEM表征载流子超快动力学响应。最后介绍利用光子晶体实现的几种微纳器件功能、光子晶体拓扑光学方面的探索。

【个人简介】北京大学物理学院 教授、博士生导师、长江学者、国家杰出青年基金获得者。1995年本科、2001年硕士毕业于河北大学，2004年博士毕业于中国科学院物理研究所，2004年-2006年北京大学物理学院博士后，2006年至今在北京大学物理学院现代光学研究所工作。2007年获饶毓泰基础光学奖二等奖，2010年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2010年获王选青年学者奖，2011年获国家自然科学奖二等奖（排名第二），2012年获国家杰出青年科学基金资助，2015年入选教育部“长江学者奖励计划（特聘教授）”，2016年入选科技部“创新人才推进计划（中青年科技创新领军人才）”，2017年入选第3批国家“万人计划”科技创新领军人才。 应邀担任美国光学学会期刊Optics Letters的Topical Editor（任期2012年—2018年）、以及 Nature出版集团期刊Scientific Reports的Editorial Board Member (任期2015年—至今)，中国光学学会期刊Frontiers of Optoelectronics 编委（任期2019年—至今），Frontiers Media S.A.出版集团期刊 Frontiers in Physics 的Associate Editor（任期2021—至今）。

【题目】 强关联体系中的极化激元

【摘要】 关联相互作用显著改变半导体材料的能态，是纳米光子中理想的调控手段。本报告讨论若干强关联体系中的集体激发现象。报告首先讨论扭角石墨烯材料中的新颖等离激元模式。重点介绍拓扑保护的手性低能模式和工作在中波红外红外波段的高能模式，并展示在相关红外器件中的应用。报告还将讨论黑磷材料中光激发调控的强关联激子能态，着重讨论其中的量子相变过程。

【个人简介】王肖沐，南京大学电子科学与工程学院教授，主要从事低维半导体光电器件及器件物理的研究。2012年获香港中文大学博士学位，此后于剑桥大学和耶鲁大学从事博士后研究。2016年入选海外高层次人才青年项目，入职南京大学。在Nature，Science等期刊发表SCI学术论文70余篇。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等科研项目10余项。获求是杰出青年科技奖等。

【题目】纳米光电子物理及器件实验室工作进展

【摘要】总结汇报纳米光电子研究团队近年来的工作进展，并对纳米光电子综合性实验平台的测试能力和开放服务进行介绍。

【个人简介】孙皓，清华大学电子工程系副研究员，主要从事低维半导体材料（纳米粒子/纳米线/二维材料）的发光物理及片上集成有源器件等相关研究。致力于利用先进测试手段探索纳米结构的新效应、新机制和新功能，开发新型器件。在本领域取得了多项重要成果，并发表在Nature Photonics, Light: Science & Applications, Nature Communications, Nano Letters, ACS Nano等期刊。多项工作被Laser Focus World、Compound Semiconductors、Phys.org等主流科技媒体作为研究亮点报道。获2019年 “光学未来之星”青年科学家三等奖。