《低維狄拉克費米子體系的拓撲物性和量子調控》是依託清華大學，由周樹雲擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：低維狄拉克費米子體系的拓撲物性和量子調控
- 外文名：Topological properties and quantum control of low dimensional DIRAC fermion systems
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：周樹雲
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低維狄拉克費米子體系，如石墨烯、拓撲絕緣體等，以其獨特的拓撲物性及在電子器件中的誘人的套用前景，在過去幾年裡迅速成長為當前凝聚態物理和材料科學的重要研究熱點。然而，這些材料與矽基技術的弱兼容性使得它們的套用還有漫長的歷程要走。最近發現的兩種新型的狄拉克費米子體系，石墨烯三明治結構和矽烯，不僅具有與矽基技術兼容的特點，而且其自旋-耦合介於石墨烯和拓撲絕緣體之間，對理解這兩些狄拉克量子材料中的拓撲物性和根本物理能起到重要的連結作用。本項目中，我們將著重研究石墨烯三明治結構和二維矽烯的拓撲性質和量子調控。我們將以高質量石墨烯三明治和矽烯等樣品製備為基礎，利用角分辨光電子譜和掃描隧道顯微術等精密測量手段研究其電子結構，結合理論計算和微觀模型，對石墨烯三明治結構和矽烯的特殊電子結構和拓撲性質進行一系列系統化的研究，並且進一步探索與其未來電子器件套用直接相關的根本物理機制及性質調控。
結題摘要
本項目針對新型二維材料以及狄拉克費米子體系，探索層狀材料中的新奇拓撲物態、新型二維材料的製備及性質研究、范得華異質結的能帶調控開展研究，並且在下述幾個方面取得重要進展。（1）首次實現了破壞洛倫茲不變性的第二類外爾半金屬MoTe2 （Nat. Phys. 12, 1105-1110 (2016)，文章發表至今被引用188次）和第二類狄拉克半金屬PtTe2（Nat. Commun. 8, 257 (2017)）；（2）揭示了新型過渡金屬硫族化合物PtSe2 單層薄膜的能隙（Nano Lett. 15, 4013 (2015)）和局域電偶極矩導致的新奇自旋結構（Nat. Commun. 8, 14216 (2017)）；（3）揭示了石墨烯/氮化硼(graphene/h-BN)范得華異質結的能帶調製，解決了這個模型範德瓦爾茲異質結構中有關能帶調控的若干關鍵問題（Nat. Phys. 12, 1111-1115 (2016)）。（4）首次製備出具有類似於準晶對稱性的30度轉角的非公度雙層石墨烯，並且揭示了層間耦合導致的能帶調控及豐富物理（PNAS 115, 6928 (2018)）。(5)製備出單層銻硒，並且通過選取合適的襯底調控原子起伏及性質(Adv. Mater. 29, 1605407 (2017); Nano Lett. 18, 2213 (2018))。 項目執行期間，項目組成員已發表高質量學術論文35篇，包括Nature子刊、PRL、PNAS等9篇。項目成員多次被邀請在國際重要學術會議做邀請報告，培養出一批具有綜合國際競爭力的博士生。
