深圳技术大学联合团队在二维半导体中发现新型准粒子 带头人宁存政表示： “科研的道路必须心无旁骛”

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　　“这个工作历时6年，终于公开发表！这是我这辈子做过的最艰难曲折的研究！”3月27日，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院院长宁存政心潮澎湃地对记者说。当天，他所带领的深圳技术大学和清华大学联合团队在国际光学顶刊《eLight》发表论文，报道了发现二维半导体二碲化钼中新型四体准粒子（四子）存在的实验证据，为半导体物理开拓了新的研究方向。

　　数年心血，只为让理论变为现实

　　典型的准粒子包括晶体中的声子、半导体中受晶格调制的电子与空穴，或被声子进一步“缀饰”形成的极化子，以及由电子和空穴对构成的类氢结构，称之为激子。两个激子可结合形成激子分子，称为双激子，类似氢分子。虽然双激子包含四个粒子（2电子+2空穴），但仍可约化为2体结构的组合。虽然曾有理论预言，真正的四体量子实体存在于不同的物理系统，它们不能约化为两体的组合，但实验证据稀缺，此前只在大型高能加速器实验中观察到，尤其在半导体中从未发现。

　　经过多年努力，该团队采用单层二碲化钼作为核心材料，将其包裹于上下两层氮化硼（BN）绝缘层之间，顶部通过金属电极与二碲化钼形成电接触，底部氮化硼层下方设置栅电极。利用超快泵浦-探测技术，用强泵浦脉冲激发材料，再用弱探测脉冲分析其光吸收特性。通过调节栅压、泵浦强度、延迟时间、探测光子能量和偏振、以及温度等参数，他们系统地研究了吸收光谱响应的演变规律。

　　不断求索，终于发现新的准粒子

　　在确证实验现象后，团队尝试用激子、三子、双激子等传统理论模型来解释这些谱特征，但发现现有理论无法得到与实验一致的结果。因此，他们突破传统近似方法，完整考虑了四体（2电子-2空穴）间所有可能的库仑相互作用项。令人惊喜的是，基于全部四体量子态构建的新理论模型完美复现了所有关键实验特征。

　　研究团队最终发现，仅当包含不可约化的四阶集团（2电子-2空穴）时，所有实验现象才能被精确复现。该四阶集团对应一种全新的复合量子实体——由2电子-2空穴直接关联形成的四体准粒子。与传统的双激子不同的是，这种四子里不需要有激子的存在，遵循以前的理论文献的命名，他们将其命名为“四子”（quadruplon）。

　　步履不停，科研需要“潜得下去”

　　回顾这一路的艰辛，宁存政表示，“研究过程需要太多的理论、实验、物理储备和基础，连我40年前做研究生学到的、想着一辈子再也不会用的东西，也都正好派上了大用场。”他表示，科研的道路是披荆斩棘的，必须心无旁骛。在这个过程中，他和所带的研究生们潜心研究，却也背负着“发表论文不够多”的压力。“这个成果也许是我此生最重要的发现，我希望以此能激励我的学生们在科研的路上不畏艰险，更希望社会各界给科研工作者以时间、以耐心，让更多的科研工作者能有‘将冷板凳坐热’的勇气。”

　　宁存政透露，团队下一步还计划在其他材料体系中探索类似现象，而另一个值得研究的是新四子的发光特性，以揭示这种强关联多体系统的量子本质，特别是新的量子纠缠态的特性。

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（文章来源：深圳商报）

(原标题：深圳技术大学联合团队在二维半导体中发现新型准粒子，带头人宁存政表示： “科研的道路必须心无旁骛”)

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