徐有德 助理教授
徐有德 助理教授
Hsu, Yu-Te
研究領域：實驗凝態物理
研究室電話：(03) 574 2535（物理館 224 室）
實驗室電話：tbc（物理館 218 室）
個人網頁: yutelab.com
E-mail: ythsu@phys.nthu.edu.tw
學歷
英國劍橋大學 物理博士 (2013/10-2018/01)
瑞典林雪平大學 材料物理碩士 (2008/09-2010/06)
國立清華大學 材料科學學士 (2005/09-2008/06, 2010/09-2011/06)
現職
國立清華大學物理系 助理教授 (2024/02-)
經歷
荷蘭阿姆斯特丹大學物理所 訪問學者 (2023/09-2024/01)
荷蘭奈梅亨大學強場磁鐵實驗室 訪問學者 (2023/08-2024/01)
國立清華大學前沿理論及計算研究中心 博士後研究員 (2023/07-2024/01)
荷蘭奈梅亨大學強場磁鐵實驗室 研究科學家 (2022/03-2023/03)
荷蘭奈梅亨大學強場磁鐵實驗室 博士後研究員 (2018/10-2022/03)
中央研究院原子與分子科學研究所 研究助理 (2012/09-2013/08)
研究專長
強關聯電子系統
量子材料
超導物理
強磁場實驗
研究興趣
我目前的主要研究方向為探究量子材料中無法以單一粒子理論框架解釋的湧現特性 (emergent properties)，並探索如何以操控電子交互作用與晶格自由度的方式、誘發在宏觀尺度下可直接觀測之量子現象。量子材料同時具備在基礎科學與科技應用上之重要性，為現今物理界研究之重點領域之一。
非典型超導體
具備高溫超導特性之銅氧化物 (cuprates) 的發現為量子材料研究中一個重要的里程碑。在經過超過三十年的重點研究後，高溫超導之微觀物理機制尚未得到共識，因此高溫超導物理機制之完整解答被視為當代凝態物理研究中最重要的問題之一。該領域研究目前著重於建構其非超導狀態下電子基態的完整描述，包括在其相圖特定區域中存在的贗能隙態 (pseudogap) 和奇異金屬相 (strange metal)，進而了解其超導態如何從該強關聯之電子基態中產生。物理學界為了對銅基高溫超導體有更進一步的了解，長期投注了心力在尋找具備其晶格與電子特性之材料系統。近期發現之具有無限層晶體結構的鎳氧化物超導體 (infinite-layer superconducting nickelates) 以及具備強電子-軌道耦合之銥氧化物莫特絕緣體 (square-lattice iridate Mott insulator) ，具備與銅基超導體具備極為接近之晶體與電子結構特性，為高溫超導之解答提供了新的契機。關於高溫超導相關材料的研究，我近期的研究將著重於兩個方向：1) 透過系統化地研究三個密切相關卻存在關鍵差異的材料系統（銅、鎳及銥氧化物），闡明在二維莫特晶體中決定該材料形成超導態之關鍵因素；2) 利用材料學界發展在發展具備原子級精準度之材料合成技術及超高載子調控範圍之實驗技術的突破，探索優化銅氧化物之超導特性並實現更高臨界轉換溫度 (critical temperature, Tc) 的可能性。
窄能帶絕緣體
在具備強電子相互作用的材料中，時常可觀測到由溫度調變所誘發之金屬-絕緣體轉換現象 (metal-insulator transition)，並可作為誘發新穎量子現象可能性的有效指標。稀土硼化物家族之近藤絕緣體 (Kondo insulators) 為一典型範例。在六硼化釤 (SmB6) 中，其 4f 與 5d 電子能帶因近藤效應造成能帶混成，在其費米能級開啟約 5 meV 的窄能隙，於 40 K 展現出金屬-絕緣體轉換現象，並在低溫下展現出超過 10 Ω-cm 之高電阻率。然而該材料在低溫下的磁性量測中展現出顯著的量子震盪 (quantum oscillations)，顯現傳統電子能帶理論框架下、金屬電子基態所獨具之費米面特性。在低溫熱學量測下，SmB6 亦展現出金屬基態所具備之熱傳導與比熱特性，闡明該材料同時具備電絕緣體與熱良導體的特性，打破 Wiedemann-Franz 定律的限制，實現一新穎之巨觀量子態。之後在相關材料 (YbB12, YbIr3Si7 等) 中發現之類似現象，開啟了當今凝態物理研究之一新興研究領域。然而目前具備相關電子特性的材料系統相當有限，對該領域的進展造成限制。關於此類新穎絕緣體的研究領域，我近期將對具備類似電子傳輸特性之窄能帶鐵基絕緣材料 (FeSi、FeGa3) 進行低溫之電學、磁學以及熱學量測，探索在鐵基強關聯絕緣體中存在非典型費米面的可能性，進而對此領域做出開創性的貢獻。
實驗研究技術
我的專長是運用電子傳輸與熱力學特性實驗探測量子材料中的低能量激發態，並在高磁場、極低溫的極端環境下操作。電子傳輸實驗（如電導與熱導特性）能極具選擇性地探測費米能級附近之電子態，有效提供關於電子間交互作用強度以及電荷、能量和熵如何被準粒子 (quasiparticle) 攜帶之資訊。另一方面，熱力學實驗（如磁性與比熱）可提供無法由其他實驗技術獲得、有關物質相變化以及電子相互作用之關鍵資訊。電子傳輸與熱力學實驗資訊的結合，可對新穎材料之電子基態描述提供重要的線索。我的實驗時常在國際高磁場實驗室進行，如能產生 45 T 之穩態高磁場的美國國家高磁場實驗室 (National High Magnetic Field Laboratory) 以及 90+ T 脈衝強磁場之歐洲高磁場實驗室 (European Magnetic Field Laboratory)，以進行極端環境下之電學與磁學量測。
有興趣加入我們研究團隊的學生，歡迎用 E-mail 與我聯絡。
代表著作
1. Y.-T. Hsu, B. Y. Wang, M. Berben, D. Li, K. Lee, C. Duffy, T. Ottenbros, W. J. Kim, M. Osada, S. Wiedmann, H. Y. Hwang, N. E. Hussey
“Insulator-to-metal crossover near the edge of the superconducting dome in Nd1-xSrxNiO2”
Physical Review Research 3, L042015 (2021)
2. Y.-T. Hsu, D. Prishchenko, M. Berben, M. Čulo, S. Wiedmann, E. C. Hunter, P. Tinnermans, T. Takayama, V. Mazurenko, N. E. Hussey, R. S. Perry
“Evidence of strong electron correlations in a non-symmorphic Dirac semimetal”
npj Quantum Materials 6:92 (2021)
3. Y.-T. Hsu, M. Berben, M. Čulo, S. Adachi, T. Kondo, T. Takeuchi, Y. Wang, S. Wiedmann, S. M. Hayden, N. E. Hussey
“Anomalous vortex liquid in charge-ordered cuprate superconductors”
Proceedings of the National Academy of Sciences 118, e2016275118 (2021)
4. Y.-T. Hsu, M. Hartstein, A. J. Davies, A. J. Hickey, M. K. Chan, J. Porras, T. Loew, S. V. Taylor, H. Liu, A. G. Eaton, M. Le Tacon, H. Zuo, J. Wang, Z. Zhu, G. G. Lonzarich, B. Keimer, N. Harrison, S. E. Sebastian
“Unconventional quantum vortex matter state hosts quantum oscillations in the underdoped high-temperature cuprate superconductors”
Proceedings of the National Academy of Sciences 118, e2021216118 (2021)
5. M. Hartstein, Y.-T. Hsu, K. A. Modic, J. Porras, T. Loew, M. Le Tacon, R. D. McDonald, G. G. Lonzarich, B. Keimer, S. E. Sebastian, N. Harrison
“Hard antinodal gap revealed by quantum oscillations in the pseudogap regime of underdoped high-Tc superconductors”
Nature Physics 16, 841 (2020)
6. M. Hartstein*, W. H. Toews*, Y.-T. Hsu*, B. Zeng, X. Chen, M. Ciomaga Hatnean, Q. R. Zhang, S. Nakamura, A. S. Padgett, G. Rodway-Gant, J. Berk, M. K. Kingston, G. H. Zhang, M. K. Chan, S. Yamashita, T. Sakakibara, Y. Takano, J.-H. Park, L. Balicas, N. Harrison, N. Shitsevalova, G. Balakrishnan, G. G. Lonzarich, R. W. Hill, M. Sutherland, S. E. Sebastian (*equal contribution)
“Fermi surface in the absence of a Fermi liquid in the Kondo insulator SmB6”
Nature Physics 14, 166 (2018)
7. B. S. Tan, Y.-T. Hsu, B. Zeng, M. Ciomaga Hatnean, N. Harrison, Z. Zhu, M. Hartstein, M. Kiourlappou, A. Srivastava, M. D. Johannes, T. P. Murphy, J.-H. Park, J. Balicas, G. G. Lonzarich, G. Balakrishnan, S. E. Sebastian
“Unconventional Fermi surface in an insulating state”
Science 349, 287 (2015)