半导体|拒绝美国高薪诱惑，半导体天才决心回国：立志做好“中国芯”( 二 ) 芯片|中国芯|霍尔|it芯片

有了想法杜灵杰马上就落实研究，最终经过推导发现：在两能级中通过LZS干涉量子噪音可以实现粒子数翻转。
这一创新性成果证明了爱因斯坦的AB系数理论不适用于量子噪音环境，为新型激光奠定了理论基础。

杜灵杰建立了量子噪音环境下的LZS干涉理论，他的论文在《物理评论》期刊上发表。
他的硕士导师于扬教授对此十分肯定：“这项工作完全可以写进教科书。 ”
杜灵杰很开心也很诧异，他感慨道：

“这项工作虽然是偶然间产生的想法，但它来源于我的兴趣，物理研究领域很多重要的工作和理论都是无意间发现的，但这些无意的收获都来源于对科研的饱满热情和兴趣。这是我的第一个工作，它带给我的不仅有愉快的正向反馈，更让我明白了兴趣是支撑一件事做下去的动力源泉。 ”

2011年杜灵杰硕士毕业，导师建议他出国留学，学习更先进的科学知识。
成绩优异的杜灵杰申请到美国莱斯大学的全额奖学金，开始了自己物理研究的高速发展期。

热爱科学热爱祖国进入莱斯大学的杜灵杰跟随杜瑞瑞教授开始对半导体的深入研究，前期进行理论物理的工作，很快就有所突破。
2006年张首晟教授等人就曾提出在半导体中可存在量子自旋霍尔效应。
虽然在实验中捕捉到拓扑边缘态在碲化汞量子阱中，但一直没有观察到精确量子化平台。
在杜瑞瑞教授的指导下，杜灵杰对其进行了相关的研究。

最终在掺硅的铟砷镓碲半导体量子阱中，他测量到符合Landauer-Büttiker公式的量子化平台电导，找到了两维拓扑现象的证据。
在实验中首次观察到量子自旋霍尔效应的精确量子化平台。
杜灵杰首次证实量子自旋霍尔效应的精确量子化平台现象的工作，受到了美籍华裔物理学家张首晟教授等国际知名学者在著名国家会议上的广泛报道。

观察到精确量子化平台现象后杜灵杰没有停下研究的脚步，他想到已经被证实的时间反演对称可以支持量子自旋霍尔态。
那么是否存在不依赖时间反演对称性的量子自旋霍尔效应？
杜灵杰继续研究，意外地在铟砷镓碲双层量子阱中观察到拓扑边缘态可以稳定存在于强磁场的环境中，以此提供了一种新型拓扑现象
——破缺时间反演对称量子自旋霍尔效应存在的证据。

紧接着，根据上世纪60年代获得诺贝尔奖的Mott教授曾提出的BCS激子凝聚，杜灵杰猜测新型的量子自旋霍尔态可能来自于BCS激子凝聚这一现象中。
但当时还尚未有人在实验中观测到激子凝聚，这对杜灵杰来说是一大难题。
但杜灵杰毫不畏惧困难，在铟砷镓碲量子阱中进行了一系列的实验测量，成功观测到激子凝聚的实验现象。
最终在与光学及理论团队成员的合作中首次提供了两维激子凝聚存在的证据。

针对发现的激子凝聚，杜灵杰继续开展深入研究，无意间观测到拓扑边缘态环绕着激子绝缘态。
这一发现证明了激子态具有拓扑性质，并成功解释了之前发现的破缺时间反演对称量子自旋霍尔效应。

发现拓扑激子绝缘态时杜灵杰正在进行精确量子化平台的研究，得到的结果一直无法用理论解释。
他一直尝试解决这个问题，他说：“我研究了三年，十分的煎熬，那段时间像在黑夜中前行。 ”
他一直没有放弃，对科学的热爱和兴趣支撑他摆脱泥泞，在黑夜中前行。
最终在导师杜瑞瑞教授的鼓励和帮助下，杜灵杰意外发现了新物态：拓扑激子绝缘态。

此前有人用理论预测过拓扑激子绝缘态，但杜灵杰的发现使预测成为了现实。
论文审稿人评价道：“拓扑激子绝缘态的实验发现有着极大的物理意义。 ”
研究过程中杜灵杰的研究工作实现了多个国际首次。
这些发现为基础物理和相关应用的发展带来了深远影响。

杜灵杰在基础物理领域取得巨大突破和创新成果，他同样关注物理运用的研究。
当下拓扑系统需要依托天然材料，杜灵杰意识到可以利用半导体电子人工晶格将拓扑物理和应用相结合。
在哥伦比亚大学就读博士后期间，杜灵杰和Pinczuk教授合作实现了半导体人工石墨烯的量子模型。
之后还自己发展了一套新的纳米制造工艺。
这些实验成果为半导体人工晶格这个新平台实现对不同拓扑结构和新型电子态的量子模拟奠定了基础。