《三維拓撲絕緣體表面態電輸運探測與操控研究》是依託湖南師範大學，由唐東升擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：三維拓撲絕緣體表面態電輸運探測與操控研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：唐東升
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
拓撲絕緣體是一類由自旋-軌道耦合效應導致的新奇量子物質態，其體電子態是有能隙的絕緣體，而其表面態則是受時間反演對稱性保護自旋分辨的金屬態,提供了無耗散自旋輸運的全電控制的途徑。本項目旨在基於高質量三維強拓撲絕緣體（Bi2Se3, Bi2Te3和Sb2Te3）及拓撲絕緣體/(非)拓撲絕緣體軸向和徑向異質結準一維納米結構的可控制備，通過增加面容比、降低由雜質和缺陷引起的體載流子濃度、背柵電壓和形成體電子態的PN結等，削弱體電子態、加強表面態對拓撲絕緣體輸運性質的影響，從而使得通過電輸運探測、調控拓撲絕緣體表面態/界面態成為可能。在此基礎上探索自旋-軌道耦合效應導致的新奇量子物質態中的新現象、新效應，從而實現自旋單量子態的測控，構築低能耗自旋量子器件模型。
結題摘要
在基金資助下，按擬定研究計畫我們系統研究了化學氣相沉積過程中Bi2Te3、Bi2Se3和SmB6等三維拓撲絕緣體準一維納米結構的生長機理，通過控制巨觀實驗條件，實現其形貌和微結構可控制製備，獲得單分散性好、結晶度高和雜質缺陷少的高質量可用於電輸運研究的Bi2Te3、Bi2Se3和SmB6等三維拓撲絕緣體納米線和納米帶等準一維納米結構。通過電子束直寫技術和金屬剝離技術構築基於單根拓撲絕緣體納米線的場效應管結構的電子學器件，在低溫下剔除體相電子態對電導貢獻的情況下，系統研究了其金屬表面態的電輸運性能。與此同時，我們還通過理論計算研究了三維拓撲絕緣體表面受門電壓調控準一維T型通道中電子自旋極化的空間分布情況。另外，結合國際發展前沿和最新動態，項目組還系統研究金屬氧化物一維納米結構中的電子離子耦合輸運和自束縛態導致憶阻性能，獲得了基於單根金屬氧化物納米線的兩端阻變存貯器、方向可調的整流器、憶阻器以及室溫下工作的氣體感測器等器件原型。
