李永庆

李永庆，研究员，博士生导师。分别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，加入中国科学院物理研究所，2009年被聘为研究员；2011-2022年，担任低维电子系统与量子输运研究组（先后为固态量子信息实验室Q04组和纳米物理与器件重点实验室N08组）组长；2019年起，任应用物理中心主任，2023年全职调入实体化后的应用物理中心。2011年获中国科学院杰出科技成就奖，2014年获国家杰出青年科学基金资助。

低维电子系统（介观及纳米体系）, 近几年侧重于低维拓扑系统的量子输运性质、调控及原型器件研究。研究背景：目前的电子信息产业主要依赖于对低维电子系统中电荷自由度的操控。由于过去几十年“摩尔定律”式的飞速发展，器件的物理线宽已经进入纳米尺度，并且开始接近各类物理极限。在世界范围内，物理学家正在积极探索如何利用新的自由度（如电子自旋、能谷）和新的物质有序态（量子霍尔态、拓扑绝缘体等）来实现信更灵敏的信息感知及高效的信息存储、传输和处理技术。这些研究有可能为未来的信息技术奠定基础。

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。

下面论文1-18的第一作者为李永庆研究员指导的研究生：

1. G. Shi et al., Quantum corrections to the magnetoconductivity of surface states in three-dimensional topological insulators. Nat. Commun. 14, 2596 (2023).

2. X. F. Niu et al., Robustness of negative low-field magnetoconductance in ultrathin topological insulator films. Phys. Rev. B 107, 115112 (2023).

3. Y. H. Liu et al., Gate-Tunable Multiband Transport in ZrTe₅ Thin Devices. Nano Lett. 23, 5334 (2023).

4. H. L. Feng et al., Spin filtering effect in intrinsic 2D magnetic semiconductor Cr2Ge2Te₆. Appl. Phys. Lett. 121, 142402 (2022).

5. M. J. Zhang et al., Tuning Quantum Phase Transitions at Half Filling in 3L-MoTe2/ WSe2 Moiré Superlattices. Phys. Rev. X 12, 041015 (2022).

6. F. Gao and Y. Q. Li, Influence of Device Geometry on Transport Properties of Topological Insulator Microflakes. Chin. Phys. Lett. 38, 117302 (2021).

7. Y. X. Liu，Magnetic proximity effect in an antiferromagnetic insulator/topological insulator heterostructure with sharp interface. Chin. Phys. Lett. 38, 057303 (2021).

8. N. Liu et al.，Anomalous Hall effect in a magnetically extended topological insulator heterostructure. Phys. Rev. Mater. 4, 094204 (2020).

9. S. Yang et al., Unconventional Temperature Dependence of the Anomalous Hall Effect in HgCr₂Se₄. Phys. Rev. Lett. 123, 096601 (2019).

10. N. Liu et al., Two-component anomalous Hall effect in a magnetically doped topological insulator. Nat. Commun. 9, 1282 (2018).

11. J. Liao et al., Enhanced electron dephasing in three-dimensional topological insulators. Nat. Commun. 8, 16071 (2017).

12. C. J. Lin et al., Spin correlations and colossal magnetoresistance in HgCr₂Se₄. Phys. Rev. B 94, 224404 (2016).

13. T. Guan et al., Evidence for Half-Metallicity in n-type HgCr₂Se₄, Phys. Rev. Lett. 115, 087002 (2015).

14. J. Liao et al., Observation of Anderson localization in ultrathin films of three-dimensional topological insulators, Phys. Rev. Lett. 114, 216601 (2015).

15. W. M. Yang et al., Proximity effect between a topological insulator and a magnetic insulator with large perpendicular anisotropy, Appl. Phys. Lett. 105, 092411 (2014).

16. C. J. Lin et al., Parallel field magnetoresistance of topological insulator thin films. Phys. Rev. B 88, 041307 (R) (2013).

17. J. Chen et al., Tunable surface conductivity in Bi₂Se₃ revealed with diffusive electron transport. Phys. Rev. B 83, 241304 (R) (2011) (Editors’ suggestion), highlighted on the Journal Club for Condensed Matter Physics.

18. J. Chen et al., Gate voltage control of chemical potential and weak antilocalization in Bi₂Se₃. Phys. Rev. Lett. 105, 176602 (2010).

19. Y. Q. Li et al., Current induced nuclear spin depolarization at Landau level filling factor 1/2, Phys. Rev. B 86, 115421 (2012) (Editors' suggestion).

20. Y. Q. Li et al., Nature of the spin transition in the half-filled Landau level. Phys. Rev. Lett. 102, 046803 (2009).

21. Y. Q. Li et al., Cavity enhanced Faraday rotation of semiconductor quantum dots. Appl. Phys. Lett. 88, 193126 (2006).

22. Y. Q. Li et al., Magnetizaiton reversal of elongated iron nanoparticles.  Phys Rev. B 71, 214425 (2005).

23. Y. Q. Li et al., Modulation of noise in submicron GaAs/AlGaAs Hall devices by gating. Phys. Rev. Lett. 93, 246602 (2004).

24. Y. Q. Li et al., Hall magnetometry on a single iron nanoparticle, Appl. Phys. Lett. 80, 4644 (2002).

Book chapter:
1. Y. Q. Li & J. H. Smet,  Chapter 12: Nuclear–Electron Spin Interactions in the Quantum Hall Regime, in Spin Physics in Semiconductors, M. I. D'yakonov (editor), pp 347-388 (Springer-Verlag, Berlin, 2008).

1. 科技部国家重点研发计划：关联拓扑物态理论、材料和低能激发研究

2. 中国科学院先导B类项目：拓扑新材料及物态探索、拓扑物态与量子计算

3. 国家自然科学基金委员会国际合作项目：有相互作用拓扑绝缘体的输运性质研究

上述课题旨在探索未知机理、发现新效应和实现对量子态检测和操控的新手段，从而为未来的信息技术提供物理基础。

已毕业博士生14名，其中12名为硕博连读生；毕业后到国内外著名研究机构/高科技公司从事博士后研究或研发工作。
今后三年计划每年招收硕博连读生1-2名，力求团队小而精，培养成才率高。

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