介观物理

课程编码：180081070205P2003H 英文名称：Mesoscopic Physics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：李永庆等

目的：使学生掌握介观物理的基本概念和基础理论，深入了解重要的介观物理效应，培养深度阅读前沿科技文献的能力，提高利用所学知识解决实际问题的水平。
要求：课堂认真听讲并积极参与讨论，课后阅读指定参考资料，按时完成作业。

固体物理、量子力学

第一章 引论及基本知识 8学时 李永庆
第1节 介观物理引论
第2节 电子结构及半导体物理基础
第3节 低维量子结构(1)：包络波函数
第4节 低维量子结构(2)：典型结构及器件
第二章 线性响应理论 8学时 周毅
第1节 格林函数简介
第2节 响应函数(1): 涨落和耗散定理
第3节 响应函数(2): 散射实验和谱
第4节 响应函数(3): f求和规则
第三章 无序物理 12学时 周毅
第1节 输运基础
第2节 电导率的久保公式
第3节 局域化的标度理论(1):对边界条件的敏感性
第4节 局域化的标度理论(2): AALR理论等
第5节 莫特变程跃迁
第6节 弱局域化
第四章 介观效应 12学时 周毅
第1节 持续电流(1): 独立电子
第2节 持续电流(2): 相互作用效应
第3节 Landauer-Buttiker公式(1): 一般性情况、单通道
第4节 Landauer-Buttiker 公式(2): 多通道、昂萨格关系
第5节 Landauer-Buttiker 公式(3): 应用
第6节 电导涨落的普适性
第五章 量子霍尔效应及拓扑物态 12学时 李永庆
第1节 朗道能级与量子振荡
第2节 整数量子霍尔效应 (1)：基本实验及解释
第3节 整数量子霍尔效应 (2)：拓扑解释
第4节 分数量子霍尔效应 (1)：基本实验及组合费米子理论
第5节 分数量子霍尔效应 (2)：分数电荷
第6节 拓扑绝缘体以及量子自旋/反常霍尔效应
第六章 介观物理前沿专题 8学时 李永庆
第1节 狄拉克电子体系及贝里相位
第2节 超导约瑟夫森结相关器件
第3节 量子点和单电子晶体管
第4节 介观物理前沿邀请报告

李永庆,在天津大学物理系和佛罗里达州立大学物理系获得学士和博士学位。2003年－2005年，在加州大学Santa Barbara分校自旋电子学与量子计算中心从事博士后研究。 2005－2008年，在德国Max Planck固体所von Klitzing研究部做访问学者。2008年7月起，应聘参加中国科学院物理研究所崔琦实验室的建设及科研工作。2009年7月被聘为中科院物理所研究员，2011年起任低维电子系统研究组（现为纳米物理与器件重点实验室N08组）组长。2011年获中国科学院杰出科技成就奖，2014年获得国家杰出青年科学基金。在固态系统的量子输运性质及其调控、以及自旋探测及操控等方面取得了一系列成果，主要包括：1. 利用半导体霍尔磁强计测量了直径为5 nm的单个纳米颗粒的磁性；2. 把一维光子晶体与半导体量子点集成，实现了对法拉第旋转效应的显著放大；3. 在量子霍尔物理研究中，阐明了半填充朗道能级电子自旋转变的本质，发展了全电学操控和探测原子核自旋的新方法；4. 提出了利用钛酸锶衬底外延生长三维拓扑绝缘体薄膜，在国际上率先实现了利用栅压对拓扑绝缘体化学势的大范围调控；5. 利用反弱局域效应对拓扑绝缘体表面态输运进行探测并深入研究了拓扑绝缘体的电子输运性质；6. 利用安德烈夫反射谱证明了n-HgCr2Se4的单旋金属性(half-metallicity)，等等。

周毅，男，中国科学院物理研究所研究员。从事凝聚态物理理论的研究，主要研究电子关联和拓扑系统，在量子自旋液体、拓扑物态、非常规超导电性等方面取得有影响的成果。在《Reviews of Modern Physics》、《Science》、《Nature Physics》、《Science Advances》、《Physical Review Letters》等国际顶级期刊发表论文70余篇，总引用3000多次。曾在浙江大学主讲过包括《量子力学》、《群论》、《凝聚态物理理论》、《半导体物理学基础》在内的多门本科生与研究生课程。