研究员
常凯

常凯，中科院半导体所超晶格与微结构国家重点实验室研究员。1996年于北京师范大学获博士学位；1996年至1998年中科院半导体所博士后；1998年至2000年比利时安特卫普大学ResearchFellow；2006年香港中文大学杨振宁Fellowship。2001年获得百人计划资助任中科院半导体所研究员。2004年度国家自然科学二等奖获得者之一（夏建白、李树深、常凯、朱邦芬）。2005年度国家杰出青年基金获得者。研究领域主要是半导体纳米结构的物理性质和半导体自旋电子学，近年来主要研究兴趣集中在拓扑绝缘体和石墨烯方面。目前在国际核心物理学期刊Phys.Rev.Lett./Phys.Rev.B,Appl.Phys.Lett./J.Appl.Phys上共发表论文86篇。
从理论上预言了自组织InAs量子点和V型量子线中非对称的Stark效应，并被国际上著名的实验组证实和引用。在国际上较早开展对Core/Shell量子点的理论研究，并预言了可能存在II型激子。发现耦合量子阱中磁激子的基态是长寿命的暗激子，提出了磁Stark效应概念，解释了A.C.Gossard小组观测到的反常实验现象。
近期主要研究工作集中在半导体自旋电子学方面。发现为国际上广泛采用的线性Rashba自旋－轨道耦合模型在高电子浓度下严重偏离线性的行为，我们提出了非线性的Rashba模型能够很好地解释数值和实验结果，并提供了清晰的物理图象。我们的工作得到Rashba教授本人的肯定，他认为"对真实的物理来说，非线性效应非常重要，我们的工作令人印象深刻，效应显著，我们公式将会被广泛使用。"
研究了稀磁半导体量子点的g因子调控，理论和实验十分吻合，并预言了g因子从负到正的转变。我们的工作被国际同行评为"打开了通往许多有趣基础物理问题的途径"和"这一奇特的结果以前已经被报导过并提供了操纵和控制自旋特性新的可能性"。内禀自旋Hall效应是近年来人们十分感兴趣的问题，它为全电的自旋器件提供了物理基础。考虑我们构造了包括电子和空穴的统一理论框架，可以有效地处理强自旋轨道耦合情形。我们发现量子相变可以引致自旋Hall电导的突变，从为本征自旋Hall效应的实验观测提供了物理依据。文章发表在Phys.Rev.Lett.100,056602(2008)。半导体材料HgTe由于其独特的反转的能带结构（或称负能隙）近年来在国际上引起了广泛的关注。我们从理论上研究了HgTe二维电子气pn结中电子的类光传输行为。理论结果与德国Wuerzburg大学的的实验测量吻合。研究还发现电子在pn结界面处发生类光的折射和透射现象，甚至出现全反射。利用自旋轨道耦合可以实现自旋的空间分离。与光不同的特征是电子的布儒斯特角可以利用栅压来加以控制。文章发表在NewJ.Phys.12,083058(2010)后，被IOP编辑部选入IOP的2010年度选集。提出了一个仅利用衬底应力产生谷极化电流的方案。与以前的方案相比，无需施加外场或利用纳米带结构。我们的方案主要是利用大块石墨烯结构中不同能谷的电子具有不同的布儒斯特角，实现能谷依赖的类光学输运现象，进而产生谷极化的电流。成果发表在Phys.Rev.Lett.,106,176802(2011)。提出可以利用量子点接触全电地控制HgTe二维电子气霍尔沟道中边缘态的输运。通过改变量子点接触栅极上的电压，可以增强或减弱边缘态之间的耦合，从而阻断和导通沟道的导电行为，控制拓扑边缘态的输运。审稿人认为"Thesubjectofthepaperisquiteinteresting,andoveralltheresultsconformtoexpectationsandcanbetestedverysoonwithexistingexperimentaltechnique."文章以快讯(RapidCommunication)发表在Phys.Rev.B83,081402(R)(2011)。研究了BiSe等材料表面磁性全电控制的可能性。由于表面态电子具有手征特性，导致磁离子之间扭曲的RKKY相互作用。这种RKKY相互作用由海森堡项，DM项和伊辛项构成。通过改变栅压，可以改变各项的相对权重，从而控制磁离子之间的自旋关联的形式，形成不同的磁相。该文的结果为实现人工控制的强关联系统提供了理论基础。文章发表在Phys.Rev.Lett.106,097201(2011)。提出了一个利用半导体刻蚀技术制备拓扑绝缘体HgTe量子点的方案。在通常的半导体量子点中，基态中的电子会集中分布在量子点中心。HgTe量子点的电子基态则分布在量子点边缘附近。由于这种特征，人们可以期待在量子点中能够看到Aharonov-Bohm效应，并以此来检测边缘态的存在。同时这类新的量子点在偶极近似下是光跃迁禁戒的，即所谓的“暗态”。因此可能用来存储量子信息。该研究成果发表在Phys.Rev.Lett.,106,206802(2011。近期研究兴趣
1.低维半导体结构中自旋－轨道耦合和自旋霍尔效应；
2.自旋态的弛豫和相干控制；
3.磁性半导体；
4.石墨烯中基础物理问题；
5.拓扑绝缘体中自旋和电荷输运；完成/在研主要项目
国家自然科学基金面上项目："半导体纳米结构的光学性质"(2000－2002)，特优；
百人计划基金："半导体中自旋电子学"(2001－2003)。
杰出青年基金（2006－2010）国家自然科学基金重点项目近年代表性论著：
1.Brighttodarkexcitontransitioninsymmetriccoupledquantumwellsinducedbyanin-planemagneticfield,KaiChangandF.M.Peeters,Phys.Rev.B63,153307(2001).
2.Magneticfieldtuningoftheeffectivegfactorinadilutedmagneticsemiconductorquantumdot,KaiChangetal.,Appl.Phys.Lett.82,2661(2003).
3.NonlinearRashbamodelandspinrelaxationinquantumwells,W.YangandKaiChang,Phys.Rev.B73,113303(2006)；
4.Spinstatesandpersistentcurrentsinmesoscopicrings:spin-orbitinteractions,J.S.ShengandKaiChang,Phys.Rev.B74,235315(2006).
5.Tuningofenergylevelsandopticalpropertiesofgraphenequantumdots,Z.Z.Zhang,KaiChang,Phys.Rev.B77,235411(2008).
6.IntrinsicSpinHallEffectinducedbyuantumphasetransitioninHgCdTeQuantumWells,W.Yang,KaiChangandS.C.Zhang,Phys.Rev.Lett.100,056602(2008);7.ElectricalswitchingoftheedgechanneltransportinHgTequantumwellswithaninvertedbandstructure,L.B.Zhang,F.Cheng,F.Zhai,andKaiChang,Phys.Rev.B83,081402(RapidCommunication)(2011);8.ElectricallyControllableSurfaceMagnetismontheSurfaceofTopologicalInsulators,J.J.Zhu,D.X.Yao,S.C.Zhang,andKaiChang,Phys.Rev.Lett.106,097201(2011);9.Valley-DependentBrewsterAnglesandGoos-HanchenEffectinStrainedGrapheneZ.Wu,F.Zhai,F.M.Peeters,H.Q.Xu,andKaiChang,Phys.Rev.Lett.106,176802(2011);10.HelicalQuantumStatesinHgTeQuantumDotswithInvertedBandStructuresKaiChangandWen-KaiLouPhys.Rev.Lett.106,206802(2011);

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