《類石墨烯二維材料的拓撲性質的理論研究》是依託中國礦業大學，由李會超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：類石墨烯二維材料的拓撲性質的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李會超
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
類石墨烯二維材料(矽烯、鍺烯、過渡金屬二硫屬化物等)具有新奇的能帶結構和優越的電學、光學及熱學性質，使其成為凝聚態物理和材料科學領域的一大研究熱點。本項目擬在前期研究成果的基礎上，以類石墨烯材料的拓撲性質為主要研究目標，利用解析計算和數值模擬相結合的方法，通過系統的理論研究，重點探索：(1) 與自旋和谷相關的拓撲能斯特效應；(2) 周期性外場驅動下類石墨烯的Floquet拓撲相變；(3) 基於類石墨烯系統的超導鄰近效應。通過發展新的關於拓撲序的有效表征手段和計算方法，以進一步深入理解類石墨烯材料中的與自旋和谷自由度相關的拓撲絕緣體和拓撲超導體的性質。這些工作有可能為類石墨烯材料在自旋電子學，谷電子學以及量子計算領域的套用提供理論指導。
結題摘要
對石墨烯的研究也引發了人們對硼烯、矽烯、鍺烯、黑鱗、六方氮化硼、過渡金屬氧化物、過渡金屬二硫化物以及其它的類石墨烯二維材料的理論和實驗的廣泛研究。拓撲絕緣體吸引著凝聚態物理和材料物理的極大關注，其典型特徵是體能隙中存在無能隙的邊緣態。這類材料的拓撲特性與電子能帶結構中存在的自旋軌道耦合作用等因素引起的能帶反轉密切相關。要確定特定的某個材料的拓撲性質通常是比較複雜的，依賴於詳細的能帶結構和貝利曲率計算，需要引入一個自旋和谷自由度相關的拓撲不變數去表征它, 以及研究外場、鄰近效應驅動下的拓撲相變。另外，大部分的拓撲材料也是熱電材料，因為拓撲絕緣體具有較強的自旋軌道耦合作用，熱電材料也具有相似的材料特性，比如具有重元素，以及窄的能隙。熱電材料通過品質因子來衡量，具有較高的塞貝克係數，較大的電導率以及較低的熱導率(電子和聲子的貢獻)，但是這幾個參數還是相互關聯在一起，因此這對熱電材料的研究也是一個挑戰。本課題研究了一些新的二維熱電材料的熱電性質，通過計算體材料和層狀材料的遷移率、塞貝克係數、電導率、晶格熱導率等幾個重要的參數，研究了壓力、尺寸效應對材料熱電轉換效率的貢獻。研究了通過計算拓撲不變數研究層狀氮化硼等材料中存在的拓撲相。以及研究拓撲絕緣體材料中的拓撲體態和邊緣態對熱電性質的貢獻。這些結果為類石墨烯材料的拓撲性質和熱電性質的研究提供了一些理論基礎。
