《碳化矽表面的石墨烯外延生長研究》是依託北京大學，由吳孝松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：碳化矽表面的石墨烯外延生長研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：吳孝松
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
能帶反轉的InAs/GaSb量子阱系統是量子自旋霍爾絕緣體的一種，其優點包括：可以用柵極調控的能帶結構、低溫下絕緣的體態、較為精確的邊緣態量子化電導平台以及能夠與超導薄膜形成良好的界面接觸為探索Majorana費米子提供理想的平台等。申請人所在的課題組最早開始了基於能帶反轉InAs/GaSb量子阱的低溫輸運研究，在該領域取得了諸多重要的研究結果。在研究過程中也發現該體系仍然存在很多物理問題有待進一步探索，如螺旋邊緣態對磁場不回響、邊緣態電子表現出Luttinger液體行為等，解決這些物理問題不僅對我們深入理解InAs/GaSb拓撲邊緣態具有重要的意義。因此申請人在目前低溫輸運研究所取得成果的基礎上擬利用超低溫掃描隧道顯微鏡（LT-STM）開展InAs/GaSb超晶格結構螺旋邊緣態的探測與研究。利用掃描隧穿譜以及對樣品施加矢量磁場更直觀的理解InAs/GaSb拓撲邊緣態的量子行為。
結題摘要
拓撲材料由於其能夠實現受拓撲保護的邊緣態或者表面態，有望在未來拓撲量子計算中得到套用，近年來受到凝聚態物理領域廣泛的關注。拓撲材料包含的種類繁多，從二維拓撲絕緣體到三維拓撲絕緣體，外爾半金屬，到拓撲超導體，他們所實現的拓撲態也表現出多種的物理行為，目前紛繁多樣的拓撲材料及拓撲態中仍有很多未知的行為需要進行深入的探究，並在此基礎上需求更適合實際套用的拓撲材料是目前基礎研究中亟需解決的問題。在項目經費支持期間，申請人利用超低溫掃描隧道顯微鏡以及分子束沉積系統對拓撲材料的生長與物態信息進行了研究，研究主體內容包括InAs/GaSb超晶格量子阱的原子形貌及邊緣態的測試，外爾半金屬拓撲表面態以及拓撲邊緣態的探究，二維拓撲絕緣體錫烯的生長以及拓撲物態研究。課題開展過程中得到以下結果：1、成功實現InAs/GaSb超晶格結果的超高真空原位解理，並實現量子阱的STM/STS測試，證實了InAs/GaSb量子阱界面處電子態的雜化行為；2、研究發現外爾半金屬Fermi arc表面態的局域行為受到表面電勢的影響，並證實非拓撲晶面存在一維的拓撲邊緣態行為；3、成功實現二維拓撲絕緣體錫烯在InSb襯底的外延生長，並探測到單層錫烯具有較寬的體帶隙以及明顯的邊緣態行為。以上的研究結果有助於更深刻的理解拓撲材料的拓撲態行為，尋找新型的拓撲態行為，且為探索適用於拓撲量子計算的新型拓撲材料提供有力支持。
