《反常霍爾效應中的物理機制》是依託上海交通大學,由劉世勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名:反常霍爾效應中的物理機制
- 項目類別:青年科學基金項目
- 項目負責人:劉世勇
- 依託單位:上海交通大學
- 負責人職稱:副教授
- 批准號:10804073
- 研究期限:2009-01-01 至 2011-12-31
- 申請代碼:A2003
- 支持經費:17(萬元)
《反常霍爾效應中的物理機制》是依託上海交通大學,由劉世勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
《反常霍爾效應中的物理機制》是依託上海交通大學,由劉世勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。項目摘要 近年來,自旋軌道耦合導致的反常霍爾效應的研究成為凝聚態物理研究的熱點課題之一。本項目將發展一套基於非平衡格林函式的理論方法來定量研究鐵磁、自旋軌道耦合半導體等系統中的反常霍爾效應。我們將分析在擴散、弱局域...
反常霍爾效應(AHE)1881年,霍爾在研究磁性金屬的霍爾效應時發現,即使不加外磁場也可以觀測到霍爾效應,這種零磁場中的霍爾效應就是反常霍爾效應。量子霍爾效應(QHE)1980年初,德國物理學家馮• 克利青在極低溫和強磁場作用下測量金屬—氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)的霍爾電阻時發現了一個與經典霍爾效應完全不...
1、量子反常霍爾效應使得在零磁場的條件下套用量子霍爾效應成為可能;2、這些效應可能在未來電子器件中發揮特殊的作用,可用於製備低能耗的高速電子器件。發展歷史 1879年,美國物理學家埃德溫·霍爾在實驗中發現:一個通有電流的導體,若對它施加一個垂直於電流方向的磁場,由於洛倫茲力的作用,電子運動的軌跡將產生...
從2009年起,薛其坤院士領導的實驗研究團隊與清華大學、中科院物理所、史丹福大學的研究者合作,對量子反常霍爾效應的實驗實現進行攻關。他們試驗了1000多個樣品,一步步克服了重重障礙,終於找到一種叫做“磁性拓撲絕緣體薄膜”的特殊材料,並從實驗中觀測到“量子反常霍爾效應”。
在此基礎上系統研究了顆粒膜的微結構要素對反常霍爾效應的影響機制,明確反常霍爾效應更深層次的物理機制,並發展和完善顆粒膜中電磁輸運的相關理論。通過項目實施,主要取得了以下研究成果:1、製備出了尺寸均一性好、粒徑可調的Fe、Co、Fe-Ni、Co-Pd等磁性及其合金納米粒子,獲得了以原位氧化以及原位複合方法製備Co...
《基於霍爾天平結構新型多組態存儲材料與物理研究》是依託北京科技大學,由張靜言擔任項目負責人的青年科學基金項目。項目摘要 以霍爾天平結構為基礎的多組態磁信息存儲材料是一種新型的自旋電子學材料,這種材料的反常霍爾效應調控物理機理包含了非常豐富的物理內涵,同時在未來高密度(3D存儲模式)、低功耗和高運算速度的...
量子反常霍爾效應是在沒有外磁場的情況下由自發磁化導致的量子化霍爾電導效應,其物理本質是自發磁化和自旋軌道耦合相互作用共同導致的拓撲非平庸的電子結構。本項目擬利用第一性原理計算,研究Co等過渡金屬元素摻雜拓撲絕緣體β-Ag2Se、β-Ag2Te形成的磁序絕緣體。在其二維薄膜材料中,這種磁序極有可能導致拓撲非平...
《量子反常霍爾效應的第一性原理研究》是依託復旦大學,由楊中芹擔任項目負責人的面上項目。項目摘要 量子反常霍爾(QAH)體系是不具有時間反演對稱的拓撲絕緣體,其體電子態絕緣而邊緣是由體拓撲特性驅動的無能隙金屬態。由於邊緣態不存在雜質導致的背散射,因此其在低耗散電子器件套用方面具有重要前景。目前實驗實現的...
《基於石墨烯的量子反常霍爾效應探索》是依託中國科學技術大學,由曾長淦擔任項目負責人的面上項目。中文摘要 最近理論預言的量子反常霍爾效應源於內在的磁化強度以及強自旋軌道耦合,可看作無需外磁場的量子霍爾效應,即在零磁場下具有邊緣電荷流,其行進方向受拓撲保護,不存在雜質勢場引起的背散射。但迄今為止量子反常...
石墨烯中的量子霍爾效應與一般的量子霍爾行為大不相同,為量子反常霍爾效應(Quantum Anomalous Hall Effect)。此外,Hirsh、史丹福大學的張首晟等提出量子自旋霍爾效應的概念,與之相關的實驗正在吸引越來越多的關注。2010年,中科院物理所的方忠、戴希理論團隊與拓撲絕緣體理論的開創者之一、史丹福大學的張首晟等合作,提出...
本項目取得的科學研究成果主要有:(1)發現了鐵磁薄膜材料中反常霍爾效應對的正確標度關係,實驗上區分了反常霍爾效應的本徵和非本徵貢獻, 為理論上理解反常霍爾效應的物理機制提供了堅實的實驗基礎。(2)研究了鉍薄膜中的半金屬-半導體轉變,通過分離出電導的表面和體貢獻,證明了即使有金屬性的表面態存在,在鉍薄...
拓撲絕緣體近年來在強自旋軌道耦合的二維和三維系統中陸續被發現,成為凝聚態物理研究的新熱點之一。探索具有關聯作用的拓撲絕緣體材料成為這個領域下一步發展的重要方向。最近,具有強關聯作用的拓撲絕緣體材料,如磁摻雜的量子反常霍爾效應剛剛被發現。本項目將系統的尋找具有關聯作用的新拓撲絕緣體材料,包括由關聯效應...
可以分有磁場和無磁場兩種情況進行討論:當系統中有淨磁場強度時,就會產生與電流流動相關的磁化電流,並且橫向力在垂直於電流的方向會產生靜電失衡現象,因此導致了反常霍爾效應。如果系統中沒有淨磁化強度,順磁性金屬或者摻雜半導體或者高於居里溫度點的鐵磁金屬中,在磁場中產生反常霍爾效應的相同散射機制會將攜帶自旋...
目前,基於此原理實現了金屬磁性薄膜材料動態磁性參數的快速表征,鐵磁薄膜共振線寬的起源,鐵電鐵磁多場耦合效應的測量,CoZr納米晶薄膜中反常霍爾效應的本質等研究工作。 以上主要研究成果都已發表在套用物理領域具有權威的國際期刊上,目前已經出版的論文有:Applied Physics Letters 3篇,...
反常霍爾效應的物理機理,薄膜的量子輸運,自旋電子學 學術兼職 國際純粹與套用物理聯合會(IUPAP)磁學專業委員會(C9)委員,英國Journal of Physics: Condensed Matter雜誌編委,美國Journal of Magnetism and Magnetic Materials雜誌編委;中國物理學會磁學專業委員會副主任,北京正負電子對撞機國家實驗室同步輻射專業委員會...
(3)對於CoNi和FeNi合金外延薄膜,利用成分變化實現費米面位置以及費米面附近態密度連續改變,從而實現磁晶各向異性,磁性阻尼係數和反常霍爾效應的連續可控。其中磁性阻尼係數和費米面附近態密度呈現相似的變化規律,從而證明磁性阻尼係數與費米面附近態密度密切相關,這對於磁性阻尼係數物理機制的理解有非常大的幫助,同時...
結合以上數據,系統研究在不同成分和溫度下,磁各向異性、各向異性磁電阻以及反常霍爾效應隨費米面態密度改變的變化規律,並在此基礎上重點分析費米面態密度連續可調時電場對磁各向異性的調製機理。該研究不僅可以進一步理解亞鐵磁體系下電壓調製磁各向異性的機制,而且為今後電壓驅動電子自旋器件的設計和套用提供實驗和...
多次主講本科生課程《大學物理》、研究生課程《超大規模計算物理與材料模擬》。研究方向 主要研究方向是在發展第一性原理計算方法和程式的基礎上,探索各種新奇“拓撲”材料及其相關物性。具體的研究對象包括拓撲絕緣體、拓撲半金屬、手性反鐵磁、二維自旋軌道耦合材料等,關注的物性有反常/自旋霍爾效應、反常/自旋能斯特...
本課題的開展有望拓寬我們對拓撲絕緣體的磁性質之了解,奠定拓撲絕緣體在自旋電子學中套用的物理基礎並觀測到一些奇特物理學新現象。結題摘要 在拓撲絕緣體中引入鐵磁性以打破時間反演對稱性可以實現量子反常霍爾效應等新奇的拓撲量子現象。為此,我們開展了對拓撲絕緣體磁性的調控研究。通過調整提拉法製備Bi2Se3單晶時Bi...
(3)在凝聚態和半導體物理前沿領域,面向新型鐵磁二維半導體、高遷移率二維半導體、磁性拓撲絕緣體和外爾半金屬等,分別針對其在自旋器件、量子相干器件、量子自旋霍爾效應、量子反常霍爾效應和手性反常中的物理機制和器件套用進行細緻深入的研究;(4)低維半導體器件的設計與基礎理論研究;(5)在半導體摻雜機制、半導體...
regime of the high-temperature superconductor LaSrCuO well above its critical temperature)。(威廉·麥克米蘭獎評)王亞愚與薛其坤院士團隊緊密合作,為在實驗上首次發現量子反常霍爾效應作出了貢獻。(清華大學物理系評)王亞愚在拓撲絕緣體的量子輸運性質和強關聯體系電子結構方面作出了貢獻。(科學探索獎評)