拓撲近藤絕緣體的低溫掃描隧道顯微學研究

《拓撲近藤絕緣體的低溫掃描隧道顯微學研究》是依託復旦大學，由張童擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：拓撲近藤絕緣體的低溫掃描隧道顯微學研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張童

項目摘要

拓撲近藤（Kondo）絕緣體是最近理論預言的，具有強關聯效應的新型拓撲量子材料，是拓撲分類理論擴展到強關聯體系的結果。理論計算顯示一些傳統的近藤材料如SmB6、CeNiSn等可能是拓撲非平凡的，它們的表面上具有無能隙的、受時間反演對稱性保護的表面態。尤其是對於SmB6，它的表面態存在已經得到了輸運實驗的支持。而且相比傳統的Bi2Se3類拓撲絕緣體，SmB6的體絕緣性更好，這為實際利用拓撲表面態提供了方便。這些材料還提供了獨特的研究強關聯體系能帶拓撲結構的平台。目前對拓撲近藤絕緣體電子結構尤其是表面態的實驗觀察還很缺乏。本課題將利用極低溫掃描隧道顯微鏡來研究SmB6、CeNiSn等材料的電子結構，考察表面準粒子散射獲得表面態的信息。通過變溫實驗研究電子關聯效應如近藤禁止的演化，解釋拓撲表面態產生根源。本項目實施將為理解拓撲近藤絕緣體的產生機制和將來實際利用表面態提供實驗基礎。

結題摘要

拓撲近藤絕緣體是最近理論預言的，具有強關聯效應的新型拓撲量子材料，是拓撲分類理論擴展到強關聯體系的結果。計算顯示一些傳統的近藤材料如SmB6、CeNiSn等可能是拓撲非平凡的，它們的表面上具有無能隙的、受時間反演對稱性保護的表面態，而目前對拓撲近藤絕緣體電子結構尤其是表面態的實驗觀察還很缺乏。本項目主要研究內容包括拓撲近藤絕緣體材料的生長製備、拓撲近藤絕緣體表面態的實驗觀察、通過變溫研究拓撲近藤絕緣體中的強關聯效應與表面態的關係等。通過項目實施，我們初步實現拓撲近藤絕緣體薄膜的MBE生長。我們通過ARPES測量獲得了SmB6表面態存在的直接證據，並顯示出其具有自旋手性因而很可能是拓撲表面態，這為理解SmB6反常的輸運性質提供了依據。另外我們還觀測到了關聯拓撲絕緣體YbB6和中心反演非對稱拓撲材料BiTeCl的表面態存在。項目共在國際SCI期刊上發表論文3篇，包括Nature Communications. 1篇，Scientific Reports 一篇，Journal of Physics: Condensed Matter 1篇，培養博士生2人。