(1) 2018-9至现在, 南京理工大学, 材料科学与工程学院/格莱特研究院, 教授,博士生导师
(2) 2015-6至2018-8, 中科院新疆理化技术研究所, 光电功能材料实验室, 研究员,博士生导师
(3) 2014-7至2015-6, 合肥工业大学, 材料科学与工程, 副研究员
(4) 2013-5至2014-5, 加州州立大学北岭分校, 物理系, 访问学者(合作导师:Nicholas Kioussis)
(5) 2011-4至2013-3, 京都大学, 汤川理论物理研究所, GCOE 研究员
(6) 2009-12至2011-3, 日本理化学研究所, 基础研究所, 特别研究员
(1) 2004.9–2010.1, 中科院物理研究所, 凝聚态物理, 博士
(2) 2000.9–2004.7, 太原理工大学, 应用物理, 学士
详细的论文列表:https://publons.com/researcher/2671444/zhi-li/publications/
代表性的成果:
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非线性光学效应量子几何理论的发展
在半导体及绝缘体晶体材料中,非线性光学效应的来源一般认为是位移矢量机制,即导体及价带的瓦尼尔中心位置的差异。本人通过密度矩阵方法和量子动能方程的计算发现,增强共价键强度以及减小带隙是增强位移矢量机制非线性光学效应的两种方式,相关研究成果以第一作者发表于Phys. Rev. B 96, 035205(2017), Phys. Rev. B 93, 245125(2016), Phys. Rev. Materials 3, 025201 (2019)。对于非中心对称的金属材料,非线性效应有三种不同的机制:位移矢量诱导的位移电流,贝里曲率诱导的注入流,及贝里曲率的梯度/散度诱导的非线性异常流。后两种响应机制主要和能带动量中的贝里曲率张量相关,但对频率的响应特征不同,研究成果以第一作者发表于Phys. Rev. B 97, 085201 (2018)。 在中心对称结构的半导体材料中无二阶非线性光学效应,但载流子的产生速率正比于量子几何张量在导带等能面上的积分,等能面的大小由谐振条件确定。在线(圆)偏振光激励下,载流子的产生速率正比于度规张量(贝里曲率张量)在等能面上的积分。该研究为半导体中载流子的产生提供了量子几何理论的(微观)解释,相关研究结果以第一作者发表在Sci. China-Phys. Mech. Astron. 64, 107211 (2021)。
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基于手征性拓扑半金属的太赫兹探测及电光调制器件设计
拓扑量子材料中,陈-绝缘体(Chern insulator)具有量子反常霍尔效应及新奇的光学性质,本人利用第一性原理计算预测了稀土磁性半导体材料为陈-绝缘体相的实现提供了良好的平台,相关研究成果以第一作者发表于Phys. Rev. B 89, 121117(R) (2014), Phys. Rev. B 91, 235128 (2015), Phys. Rev. B 92, 201303(R) (2015),但室温条件下的陈-绝缘体的具体实现比较困难。在手征性拓扑半金属中,符号相反的拓扑荷位于不同的能量尺度,导致相反手性的准粒子对光场的响应不能相互抵消,这样贝里曲率主导的光学响应变得明显。同时手征性拓扑半金属也具有破缺的空间对称性及镜面对称性,因此手征性拓扑半金属材料具有二阶非线性光学效应。由于镜面对称性的破缺,在合适的激光波长下,只有部分拓扑荷(能带交叉点)贡献非线性光学效应。手征性拓扑半金属具有复数形式的二阶光学电导率suvl=a uvl +ib uvl, 其中实部(与位移矢量相关)及虚部(与贝里曲率相关)分别对应线偏振及圆偏振光电效应。在低频光场下,手征性拓扑半金属材料的光电响应由曲率相关的贡献(圆偏振光电效应)主导。拓扑半金属材料为新型太赫兹/红外探测及电光调制器件的设计提供了新的研究方向,相关研究成果发表在Phys. Rev. B 103 115206 (2021),Phys. Rev. B 100, 155201 (2019),Phys. Rev. B 105, 125201 (2022).
课题组现有较为丰富的计算资源,计算集群的物理核数大于600,内存大于4TB。另外日本理化学研究所的计算资源Hokusai系统可供免费使用。同时购买了商业软件IPKISS,ATK, Nanodcal, VASP和Wien2k等商业软件。