拓撲絕緣體和磁性絕緣體的異質結和超晶格的基礎研究

《拓撲絕緣體和磁性絕緣體的異質結和超晶格的基礎研究》是依託南京大學，由何亮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：拓撲絕緣體和磁性絕緣體的異質結和超晶格的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何亮
• 依託單位：南京大學

項目摘要

拓撲絕緣體是一種新型的量子物質態。其表面態具有時間反演對稱性的保護和自旋動量鎖定，展現出來了很多非常新奇的物理現象，包括無損耗的電子輸運，量子自旋霍爾宙悼婚效應和反常量子霍爾效應。目前研究拓撲付蘭炒榆絕緣體的表面態，通常是通過摻雜過渡金屬，來實現磁性拓撲絕緣體，妹踏判進而破壞表面態的時間反演對稱性。但是由於過渡金屬在拓撲絕緣體材料中的有限的溶解度，摻雜濃度很低，導致居里溫度很低。各種新奇的物理現象，包括反常量子霍爾效應等等都只能在極低的溫度下才能觀察到。本項目著主要是利用分子束外延技術，來生長超高質量的拓撲絕緣體和磁性絕緣體材料的異質結構/超晶格結構。通過磁性材料的鄰近效應，來形成較高居里溫度的磁性拓撲絕緣體。同時通過超晶格結構，我們可以實現單個量子阱到多個量子阱的質變，放大各種界面效應(鄰近鴉院效應)，進而更加容易觀察到新型的物理效應。

結題摘要

拓撲絕緣體是一種新型的量子物質態。其表面態具有時間反演對稱性的保護和自旋動量鎖定，展現出來了很多非常新奇的物理現象，包括無損耗的電子輸運，量子自旋霍爾效應和反常量子霍爾效應。目前研究拓撲絕緣體的表面態，通常是通過摻雜過渡金屬，來實現磁性拓撲絕緣體，進而破壞表面態的時間反演對稱性。但是由於過渡金屬在拓撲絕緣體材料中的有限的溶解度，摻雜邀拳祖濃度很低，導致居里溫度很低。各拳旋譽擊種新奇的物理現象，包括反常量子霍爾效應等等都只能在極低的溫度下才能觀察到。本項目主要是利全希習用分子束外延技術，來生長超高質量的拓撲絕緣體和磁性絕緣體材料的異質結構/超晶格結構。通過磁性材料的鄰近效應，來形成較高居里溫度的磁性拓撲絕緣體。同時在本項目中實現了原位觀察到了磁性摻雜導致拓撲絕緣體表面態帶隙打開的現象，證實了鐵磁性的存在。另一方面申請人研究的基於本徵拓撲絕緣體和有機材料的異質結構材料在寬頻光電器件探測和自旋電子器件方面具有巨大的套用前景。並在項目的支持下，申請人合計在重要的國際期刊上發表了21篇SCI學術論文。