《關聯拓撲絕緣體中的新奇量子態》是依託河北師範大學，由何敬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：關聯拓撲絕緣體中的新奇量子態
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：何敬
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深入探究拓撲絕緣體的電子關聯效應，有助於人們尋找更多的新奇物態。本項目我們將致力於關聯拓撲絕緣體中新奇物態的研究，主要包括三個方面的內容：（1）系統地研究不同晶格體系的三維關聯拓撲絕緣體，研究其中可能存在的新奇物態及自旋軌道耦合和電子關聯共存時體系的量子相變和相圖；（2）通過理論模型，研究吸引相互作用的拓撲絕緣體，探究其拓撲量子相變及其臨界現象；（3）研究摻雜二維拓撲絕緣體中電子的關聯驅動效應，探究是否具有p+ip超導配對態。通過上述研究內容，我們希望增加對拓撲絕緣體新奇物性的理解，為拓撲絕緣體的套用提供理論基礎。
結題摘要
上世紀中葉，人們一直認為朗道的對稱性和對稱性自發破缺理論可以很好地描述各種物質狀態及其之間的各種相變過程。但拓撲量子態的出現，使人們意識到傳統的朗道對稱破缺理論“不夠用了”。拓撲量子態屬於一種新的物質形態，即有拓撲屬性同時又包含量子特性，想要描述它，必須引入包含整個體系拓撲結構的新理論。從這個意義上來說，拓撲量子態的發現是凝聚態物理學的一個重要研究進展。本項目中，我們通過理論推導和數值計算的方法進一步發現了凝聚態物理中的其他新物態。具體包括：(1) 研究了拓撲絕緣體和拓撲超導體的缺陷效應，發現在具有粒子空穴對稱性的拓撲絕緣體中加入空穴陣列，會誘導出由粒子空穴對稱性保護的一類新拓撲絕緣體---拓撲層狀絕緣體，該類拓撲絕緣體與母體具有自相似的結構，但又不同於之前所有的拓撲絕緣體，可以加深我們對由對稱性保護的拓撲非平庸態的理解。另外，在具有空穴陣列的 Hubbard 模型中，如果體系是有譜對稱的雙子格系統，在考慮相互作用後，不管體系是金屬，半金屬還是拓撲絕緣體，都會誘導出亞鐵磁序，該結論與之前的Lieb定理一致。(2) 通過數值計算方法我們研究了拓撲超導體中 majorana 費米子的統計問題，發現不管是一維還是二維拓撲超導體中的 majorana 費米子都遵循非阿貝爾統計，但是滿足不同的多邊形規則，渦旋誘導的 majorana 費米子遵循拓撲多邊形規則，而線性空位誘導的 majorana 費米子遵循非拓撲多邊形規則。(3) 拓撲半金屬是近年來的研究熱點，我們構建了簡單的立方晶格模型，通過對參數的調節，可以改變任何 Weyl 點的傾斜，由此我們提出了 type 1.5 weyl 半金屬並研究了其量子反常霍爾效應，最後給出了冷原子中的物理實現。另外，通過對簡單立方晶格模型參數的調節，我們還提出了 type II nodal line 半金屬，研究了其體態和表面態的關聯效應，得到了非常豐富的相圖。
