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二维谷声子晶体拓扑绝缘体的高阶拓扑角态
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作者 蒋婧 孔鹏 邓科 《吉首大学学报(自然科学版)》 2025年第1期39-44,共6页
基于量子谷霍尔效应,设计了一种具有C_(3v)对称的二维谷声子晶体拓扑绝缘体,通过旋转晶格内部散射体的角度改变晶格的拓扑特性,并利用不同拓扑相的二维谷声子晶体构造超胞结构,进而对高阶拓扑角态进行探究.结果表明,旋转角度时,体系的... 基于量子谷霍尔效应,设计了一种具有C_(3v)对称的二维谷声子晶体拓扑绝缘体,通过旋转晶格内部散射体的角度改变晶格的拓扑特性,并利用不同拓扑相的二维谷声子晶体构造超胞结构,进而对高阶拓扑角态进行探究.结果表明,旋转角度时,体系的对称性会从C_(3v)对称降为C_(3)对称;当-30°<θ<0°时,体系对应非平庸相,而当0°<θ<30°,体系则对应平庸相;当内部晶格具有非平庸相、外部晶格具有平庸相时,超胞结构Zigzag边界的角落处有3个连续角态,而当内部晶格具有平庸相、外部晶格具有非平庸相时,超胞结构中不存在角态;引入无序缺陷的前后,角态的本征场分布无明显变化,显示出良好的鲁棒性. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 声子晶体 量子谷霍尔效应 角态
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声学四极子拓扑绝缘体中的反常手征边界态
2
作者 张鹏 杨星航 +2 位作者 杨芸翰 贾晗 杨军 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期931-940,共10页
基于量子系统的物理概念在经典的声波体系中构造拓扑态是声学研究最前沿的方向之一。然而对于四极子拓扑绝缘体这一物理模型,已有的研究结果往往只关注能量局域在角上的角模式,而忽略了沿边界传输的边界态。该研究利用超材料单元在声波... 基于量子系统的物理概念在经典的声波体系中构造拓扑态是声学研究最前沿的方向之一。然而对于四极子拓扑绝缘体这一物理模型,已有的研究结果往往只关注能量局域在角上的角模式,而忽略了沿边界传输的边界态。该研究利用超材料单元在声波体系中实现了四极子拓扑绝缘体,通过分析构造的声人工周期单元的拓扑性质,沿特定的路径切割声学超材料晶体实现了反常手征边界态,并进一步构建了一系列支持边界态传输的声学器件。利用有限元仿真软件计算的结果表明该手征边界态在空间上有较好的局域性,对于尖锐的转角和几何缺陷亦具有免疫性。该研究提出的反常手征边界态及相关的输运器件有望应用于空间声场操纵、声学通信、减振降噪等领域。 展开更多
关键词 声学超材料 四极子拓扑绝缘体 手征边界态
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均匀磁场下二维拓扑绝缘体边缘态的多重Andreev反射研究
3
作者 杨雪 吕博 《现代电子技术》 北大核心 2024年第4期17-22,共6页
研究均匀磁场下的二维拓扑绝缘体在超导隧道结中的电压偏置约瑟夫森结的输运性质,电流-电压特性显示了马约拉纳束缚态的存在。在亚谐隙结构中,也可以观察到磁场对超导能隙的影响。研究结果表明,在S波超导体/正常金属/S波超导结的隧道谱... 研究均匀磁场下的二维拓扑绝缘体在超导隧道结中的电压偏置约瑟夫森结的输运性质,电流-电压特性显示了马约拉纳束缚态的存在。在亚谐隙结构中,也可以观察到磁场对超导能隙的影响。研究结果表明,在S波超导体/正常金属/S波超导结的隧道谱中存在亚谐隙结构。透明度只影响超导结的零偏压电导值的大小,而不影响亚谐隙结构的位置。但是在磁场作用下,亚谐隙结构会发生变化,不再固定出现在特定位置。这一结果对应于拓扑螺旋态中超导和铁磁序之间的相互作用。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 多重Andreev反射 超导隧道结 约瑟夫森结 亚谐隙结构 马约拉纳束缚态 S波超导体 准粒子波函数
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基于扩散模型的高阶拓扑绝缘体实时设计
4
作者 徐志昂 骆嘉晨 +2 位作者 丁相贵 杜宗亮 郭旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1840-1848,共9页
作为一种全新的波控工具,高阶拓扑绝缘体可以将能量鲁棒高效地局域化在低维空间,且对缺陷不敏感.在光子和声子系统中,高阶拓扑绝缘体的快速设计仍然是一项挑战.采用移动可变形孔洞法显式描述C4v对称的单胞构型,并结合能带理论和对称指... 作为一种全新的波控工具,高阶拓扑绝缘体可以将能量鲁棒高效地局域化在低维空间,且对缺陷不敏感.在光子和声子系统中,高阶拓扑绝缘体的快速设计仍然是一项挑战.采用移动可变形孔洞法显式描述C4v对称的单胞构型,并结合能带理论和对称指标刻画其性能(拓扑性质和非平凡带隙宽度).在此基础上,构建了包含几何参数、无量纲化带隙宽度与拓扑性质指标的高阶拓扑绝缘体数据集,并提出了一种基于去噪扩散概率模型(denoising diffusion probabilistic model,DDPM)的实时设计框架.相比采用其他生成式模型的设计框架,DDPM有效避免了训练不稳定和生成保真度低等问题.该框架可以精准且快速地按目标需求或最大化带隙宽度逆向设计力学高阶拓扑绝缘体,在单机上生成所需设计的平均相对误差在3.5%以内,平均耗时仅需0.01 s,相比传统逆向设计方法效率提升6~7个数量级.通过使用Wasserstein距离度量逆向设计样本的多样性,该框架相较基于深度学习代理模型的优化设计结果,表现出更高的生成结果多样性.此外,所得设计具有显式描述的几何信息,可以直接与CAD/CAE软件结合,避免了隐式描述算法中的后处理步骤.这种基于DDPM的实时设计框架可扩展应用于多物理场拓扑材料和其他类型超材料的逆向设计,并为构建声子和光子拓扑材料的数据库提供了基础. 展开更多
关键词 高阶拓扑绝缘体 实时设计 去噪扩散概率模型 移动可变形孔洞法 对称指标理论
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三维拓扑绝缘体超材料光电效应仿真
5
作者 林宗凯 孙仲恒 +3 位作者 杨知霖 周玥 孙逊 俞金玲 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第4期617-622,共6页
提出了一种基于三维拓扑绝缘体Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)的周期性方环阵列超材料结构。仿真结果表明超材料结构的表面等离子体共振强度随阵列周期和方环内环尺寸的减小而增大,其中,当周期为300 nm或尺寸为25 nm时,可以限制80%... 提出了一种基于三维拓扑绝缘体Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)的周期性方环阵列超材料结构。仿真结果表明超材料结构的表面等离子体共振强度随阵列周期和方环内环尺寸的减小而增大,其中,当周期为300 nm或尺寸为25 nm时,可以限制80%的电磁波在表面态上。此外,通过仿真正、斜圆偏振光入射下超材料和非超材料结构的表面电场随偏振态的变化关系,得到了两种结构正、斜入射下的圆二色性;结果表明,超材料结构圆二色性数值为0.92,远大于非超材料结构,并且该超材料结构的圆偏振分量在总偏振光电流分量的占比有显著提升,这是因为有更多的自旋电子被圆偏振光从拓扑表面态激发到体导带上。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 超材料 圆二色性 表面等离子体共振
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声学四极子拓扑绝缘体中的位错态
6
作者 蒋婧 王小云 +3 位作者 孔鹏 赵鹤平 何兆剑 邓科 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期99-105,共7页
四极子拓扑绝缘体是人们提出的第一类高阶拓扑绝缘体,它具有量子化的四极矩而偶极矩为零.四极子拓扑绝缘体拓宽了传统的体-边对应关系,从而观察到了更低维度的拓扑边界态.最近,由局域在位错附近的拓扑缺陷态主导的体-位错对应关系引起... 四极子拓扑绝缘体是人们提出的第一类高阶拓扑绝缘体,它具有量子化的四极矩而偶极矩为零.四极子拓扑绝缘体拓宽了传统的体-边对应关系,从而观察到了更低维度的拓扑边界态.最近,由局域在位错附近的拓扑缺陷态主导的体-位错对应关系引起了许多研究者的关注,其将晶格倒易空间的拓扑结构与位错态的出现联系起来.本文研究了声学四极子拓扑绝缘体中的位错态.在具有非平庸相的声学四极子拓扑绝缘体中嵌入部分具有平庸相的晶格,此时在由两种具有不同拓扑相晶格形成边界的角落处就会产生可以用1/2量化分数电荷表征的位错态.通过在系统内部引入缺陷,验证了此拓扑位错态的鲁棒性.此外,还证明了通过运用不同嵌入晶格的方式可以随意设计位错态的位置.本工作中研究的拓扑位错态拓宽了人工结构中高阶拓扑物态的种类,并为高阶拓扑绝缘体在声学中的应用(如声传感和高性能能量收集)提供了新的思路. 展开更多
关键词 四极子拓扑绝缘体 声子晶体 位错态
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低维拓扑绝缘体的凝聚态之美
7
作者 李正禾 汤子康 《大学物理》 2024年第4期81-84,共4页
低维拓扑绝缘体是凝聚态物理在半导体功率器件和固体材料上的研究方向,物理学家结合凝聚态物理和拓扑学的理论,对于低维度的碲化汞(HgTe)等拓扑绝缘体的固体结构和电子自旋性质进行了探索和研究.量子自旋霍尔效应和拓扑量子双重态是低... 低维拓扑绝缘体是凝聚态物理在半导体功率器件和固体材料上的研究方向,物理学家结合凝聚态物理和拓扑学的理论,对于低维度的碲化汞(HgTe)等拓扑绝缘体的固体结构和电子自旋性质进行了探索和研究.量子自旋霍尔效应和拓扑量子双重态是低维拓扑绝缘体的两个关键性质,对于拓扑绝缘体的物质组态和能带结构的预言和发现具有重要作用,并使用强场物理的手段进行了实验的证明.低维拓扑绝缘体是凝聚态物理的前沿理论和材料应用,同时融合了数论拓扑学的理论,具有低维度的凝聚态之美. 展开更多
关键词 凝聚态物理 拓扑绝缘体 量子霍尔效应 电子自旋 半导体器件
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二维光子拓扑绝缘体研究进展 被引量:3
8
作者 刘慧 王好南 +3 位作者 谢博阳 程化 田建国 陈树琪 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期935-954,共20页
受凝聚态拓扑绝缘体研究的启发,整数量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑半金属、高阶拓扑绝缘体等拓扑物理相继在光学系统中实现。光子系统因能带干净,样品设计简单且制作精度高等优势,逐渐成为研究物理拓扑模型和新型拓扑效应的重... 受凝聚态拓扑绝缘体研究的启发,整数量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑半金属、高阶拓扑绝缘体等拓扑物理相继在光学系统中实现。光子系统因能带干净,样品设计简单且制作精度高等优势,逐渐成为研究物理拓扑模型和新型拓扑效应的重要平台。拓扑光子学提供了全新的调控光场和操控光子的方法,其拓扑保护的边界态可实现光子对材料杂质缺陷免疫的传播,这种传统光子系统不具备的理想的传输态有望驱动新型光学集成器件的变革。本文将从二维光学体系出发,简要介绍几种典型的光拓扑绝缘体的最新进展,例如光整数量子霍尔效应、光量子自旋霍尔效应、光Floquet拓扑绝缘体、拓扑安德森绝缘体和高阶拓扑绝缘体。文中重点介绍了上述几种光拓扑绝缘体的拓扑模型及其新型的拓扑现象,并在最后展望了新型光学拓扑效应及其在光学器件中的应用前景。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 光整数量子霍尔效应 光量子自旋霍尔效应 光Floquet拓扑绝缘体 拓扑安德森绝缘体 高阶拓扑绝缘体 拓扑保护边缘态
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拓扑绝缘体Bi_2Se_3单晶体的研究进展 被引量:8
9
作者 吕莉 张敏 +2 位作者 杨立芹 羊新胜 赵勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期7-12,共6页
拓扑绝缘体是当前凝聚态物理和材料科学研究的热门课题,其独特的电子态结构使其在自旋电子器件和量子计算机等领域拥有巨大的应用潜力。阐述了拓扑绝缘体Bi2Se3单晶的制备方法﹑输运性质以及表面调控效应等方面的最近进展;总结了各种化... 拓扑绝缘体是当前凝聚态物理和材料科学研究的热门课题,其独特的电子态结构使其在自旋电子器件和量子计算机等领域拥有巨大的应用潜力。阐述了拓扑绝缘体Bi2Se3单晶的制备方法﹑输运性质以及表面调控效应等方面的最近进展;总结了各种化学掺杂方法对Bi2Se3费米能级的影响,同时展望了今后Bi2Se3的研究发展方向。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 晶体生长 Bi2Se3
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拓扑绝缘体二维纳米结构与器件 被引量:5
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作者 李辉 彭海琳 刘忠范 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2423-2435,共13页
拓扑绝缘体是一种全新的量子功能材料,具有绝缘性体能带结构和受时间反演对称性保护的自旋分辨的金属表面态,属于Dirac粒子系统,将在新原理纳电子器件、自旋器件、量子计算、表面催化和清洁能源等方面有广泛的应用前景.理论和实验相继证... 拓扑绝缘体是一种全新的量子功能材料,具有绝缘性体能带结构和受时间反演对称性保护的自旋分辨的金属表面态,属于Dirac粒子系统,将在新原理纳电子器件、自旋器件、量子计算、表面催化和清洁能源等方面有广泛的应用前景.理论和实验相继证实Sb2Te3,Bi2Se3和Bi2Te3单晶具有较大的体能隙和单一Dirac锥表面态,已经迅速成为了拓扑绝缘体研究中的热点材料.然而,利用传统的高温烧结法所制成的拓扑绝缘体单晶块体样品常存在大量本征缺陷并被严重掺杂,拓扑表面态的新奇性质很容易被体载流子掩盖.拓扑绝缘体二维纳米结构具有超高比表面积和能带结构的可调控性,能显著降低体态载流子的比例和凸显拓扑表面态,并易于制备高结晶质量的单晶样品,各种低维异质结构以及平面器件.近年来,我们一直致力于发展拓扑绝缘体二维纳米结构的控制生长方法和物性研究.我们发展了拓扑绝缘体二维纳米结构的范德华外延方法,实现了高质量大比表面积的拓扑绝缘体二维纳米结构的可控制备,并实现了定点与定向的表面生长.开展拓扑绝缘体二维纳米结构的谱学研究,利用角分辨光电子能谱直接观察到拓扑绝缘体狄拉克锥形的表面电子能带结构,发现了拉曼强度与位移随层数的依赖关系.设计并构建拓扑绝缘体纳米结构器件,系统研究其新奇物性,观测到拓扑绝缘体Bi2Se3表面态的Aharonov-Bohm(AB)量子干涉效应等新奇量子现象,通过栅电压实现了拓扑绝缘体纳米薄片化学势的调控,并将拓扑绝缘体纳米结构应用于柔性透明导电薄膜.本文首先简单介绍拓扑绝缘体的发展现状,然后系统介绍我们开展的拓扑绝缘体二维纳米结构的范德华外延生长、谱学、电学输运特性以及透明柔性导电薄膜应用的研究,最后对该领域所面临的机遇和挑战进行简要的展望. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 狄拉克费米子 纳米结构 范德华外延 柔性透明导电薄膜
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磁性拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应 被引量:4
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作者 翁红明 戴希 方忠 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-9,共9页
量子反常霍尔绝缘体,有时也被称为陈数绝缘体,是不同于普通绝缘体和拓扑绝缘体的一类新的二维绝缘体,该体系具有可被实验观测的特殊物理性质—量子反常霍尔效应。该体系的物态不能用朗道对称性破缺理论来描写,而要用到拓扑物态的概念。... 量子反常霍尔绝缘体,有时也被称为陈数绝缘体,是不同于普通绝缘体和拓扑绝缘体的一类新的二维绝缘体,该体系具有可被实验观测的特殊物理性质—量子反常霍尔效应。该体系的物态不能用朗道对称性破缺理论来描写,而要用到拓扑物态的概念。它的发现也经历了从反常霍尔效应的内秉物性阐释,到量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的发现,再到磁性拓扑绝缘体的理论预测与实现,并最终成功实验观测的漫长过程。由于量子反常霍尔效应的实现不需要外加磁场,而此时样品的边缘态可以被看成一根无能耗的理想导线,因此人们对于其将来可能的应用充满了期待。本文将从理论的角度简单综述该领域的发展历程、基本概念、以及相关的材料系统。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 量子反常霍尔效应 贝里相位 拓扑不变量
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Sb_2Te_3拓扑绝缘体薄膜的MBE制备研究 被引量:2
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作者 张涛 仇怀利 +3 位作者 王军 杜洪洋 徐伟 李中军 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1216-1219,共4页
文章以高纯Sb和Te为锑源和碲源,使用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)设备,在超高真空条件下外延生长拓扑绝缘体薄膜。通过XRD(X-ray diffraction)、SEM(scanning electron microscope)等检测手段对薄膜样品进行物像和表面分析,... 文章以高纯Sb和Te为锑源和碲源,使用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)设备,在超高真空条件下外延生长拓扑绝缘体薄膜。通过XRD(X-ray diffraction)、SEM(scanning electron microscope)等检测手段对薄膜样品进行物像和表面分析,研究了不同衬底温度、束流大小和束流比、生长时间等因素对薄膜质量的影响。 展开更多
关键词 Sb2Te3薄膜 超高真空 分子束外延 拓扑绝缘体 制备
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拓扑绝缘体简介 被引量:13
13
作者 吕衍凤 陈曦 薛其坤 《物理与工程》 2012年第1期7-10,18,共5页
拓扑绝缘体是最近几年发现的一种全新的物质形态,由于其独特的能带结构,具有零质量的狄拉克费米子及其相关的奇妙物理特性,近些年来引起了人们的广泛关注.同时,它还展现出在自旋电子学和量子计算等领域巨大的应用前景.
关键词 拓扑绝缘体 量子霍尔效应 量子自旋霍尔效应 Majorana费米子
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拓扑绝缘体Bi_2Te_3薄膜电子结构第一性原理研究 被引量:2
14
作者 马静 雷玉玺 周剑平 《宁夏大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第2期182-185,共4页
采用基于密度泛函理论第一性原理从头计算的MedeA-VASP软件包,在计算电子结构时考虑自旋轨道耦合作用的情况下,系统地计算了拓扑绝缘体Bi_2Te_3体块及其密排面(0 1 1-5)薄膜从1层到6层的电子结构.通过计算发现,Bi_2Te_3体块是带隙为0.14... 采用基于密度泛函理论第一性原理从头计算的MedeA-VASP软件包,在计算电子结构时考虑自旋轨道耦合作用的情况下,系统地计算了拓扑绝缘体Bi_2Te_3体块及其密排面(0 1 1-5)薄膜从1层到6层的电子结构.通过计算发现,Bi_2Te_3体块是带隙为0.146eV的半导体,随着薄膜层数的逐渐递增,Bi_2Te_3密排面(0 1 1-5)薄膜出现了无能隙的拓扑表面态,这一结果与Bi_2Te_3(111)面的结果一致. 展开更多
关键词 第一性原理 电子结构 拓扑绝缘体 拓扑表面态
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拓扑绝缘体Sb_2Te_3和Bi_2Te_2Se薄膜电子结构的第一性原理研究 被引量:1
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作者 马静 雷玉玺 +1 位作者 王园 周剑平 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期34-38,共5页
为理解拓扑绝缘体纳米薄膜的电子性质,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究拓扑绝缘体Sb2Te3和Bi2Te2Se密排面(0115)薄膜由1层增加到5层的电子结构。通过计算发现对于Sb2Te3密排面(0115)薄膜,随着薄膜层数递增,G点的能隙... 为理解拓扑绝缘体纳米薄膜的电子性质,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究拓扑绝缘体Sb2Te3和Bi2Te2Se密排面(0115)薄膜由1层增加到5层的电子结构。通过计算发现对于Sb2Te3密排面(0115)薄膜,随着薄膜层数递增,G点的能隙逐渐减小,当膜厚为5层时,薄膜表现出金属态;Bi2Te2Se密排面(0115)薄膜电子结构也表现出类似的特性。研究结果表明:随着薄膜厚度的增加,Sb2Te3和Bi2Te2Se(0115)薄膜不具有体材料绝缘性,却表现出拓朴绝缘体表面无能隙的金属性。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 电子结构 金属表面态 第一性原理
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InSb(111)衬底上外延生长二维拓扑绝缘体锡烯/铋烯的差异性研究 被引量:1
16
作者 郑晓虎 张建峰 杜瑞瑞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期64-72,共9页
近些年,人们对拓扑材料体系的认知得到了飞速发展.随着量子信息科学与技术成为当下科学研究的热点,具有大能隙高稳定性的低维拓扑材料有从基础研究向应用探索的趋势发展.如何实现高质量、大面积的单晶生长是影响拓扑材料走向实用化的重... 近些年,人们对拓扑材料体系的认知得到了飞速发展.随着量子信息科学与技术成为当下科学研究的热点,具有大能隙高稳定性的低维拓扑材料有从基础研究向应用探索的趋势发展.如何实现高质量、大面积的单晶生长是影响拓扑材料走向实用化的重要一步.本文报道了在具有Sb原子终止面的InSb(111)衬底上利用分子束外延技术生长低维拓扑绝缘体锡烯与铋烯的实验结果.实验中发现,无论是锡烯还是铋烯,起始外延阶段都会在衬底上形成单层的浸润层.由于锡原子之间的相互作用远强于其与衬底的表面结合力,因此浸润层呈岛状生长,晶畴岛与岛合并的过程中边界效应明显,导致薄膜实际上由大量小晶畴拼接而成,畴壁处的缺陷难以避免.而浸润层的晶体学质量又限制了后续锡烯薄膜的外延行为,因此实验发现难以实现高质量且层数准确可控的单晶锡烯薄膜生长.而铋原子与衬底表面的结合能强于原子之间的相互作用,能够在较高温度下实现浸润层的单层层状生长,高质量的浸润层为后续铋烯的生长提供了良好的外延过渡层,因此发现实验中更容易得到大面积的铋烯薄膜.本文实验结果及相关理解对于利用半导体衬底生长低维拓扑晶体薄膜具有指导意义. 展开更多
关键词 低维拓扑绝缘体 锡烯 铋烯 分子束外延
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强三维拓扑绝缘体与磁性拓扑绝缘体的角分辨光电子能谱学研究进展 被引量:2
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作者 刘畅 刘祥瑞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期175-218,共44页
拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.从电学属性来说,人们不再仅仅以导电性的强弱(能隙的有无)把材料划分为导体、半导体和绝缘体,而是进一步通过系统的整体拓扑不变量把材料划分为拓扑平庸的和拓扑不平庸的.拓扑... 拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.从电学属性来说,人们不再仅仅以导电性的强弱(能隙的有无)把材料划分为导体、半导体和绝缘体,而是进一步通过系统的整体拓扑不变量把材料划分为拓扑平庸的和拓扑不平庸的.拓扑绝缘体是最早发现的拓扑非平庸系统,以负能隙的体材料和无能隙的拓扑边缘态为标志.强三维拓扑绝缘体拥有连接导带和价带的狄拉克锥拓扑表面态,而引入铁磁性会使拓扑表面态打开一个特殊的磁性能隙.这些新颖的材料在自旋电子学、非线性光学等广泛的领域有潜在的应用价值,更是将来的拓扑量子计算中不可或缺的核心材料.作为应用最广泛的一种直接观察k空间的实验手段和表面物理的重要分析工具,角分辨光电子能谱(ARPES)在拓扑材料的研究中一直处于举足轻重的地位.从拓扑绝缘体的最初发现到现在,利用ARPES研究强三维拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的文章已数以千计,不胜枚举.本文试从材料分类的角度对这两类材料的部分ARPES研究作一综述,侧重于描述利用ARPES研究此类材料的一般方法和过程,力求使读者对这一领域的研究现状有一个基本的概念.本文假定读者具有ARPES的基础知识,因此对ARPES的基本原理和系统构成不作讨论. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 磁性拓扑绝缘体 角分辨光电子能谱 电子能带
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Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构
18
作者 许佳玲 贾利云 +4 位作者 刘超 吴佺 赵领军 马丽 侯登录 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期373-378,共6页
在拓扑领域中发现可以通过大数据搜索拓扑绝缘体,使得此领域对材料的探索转变为对材料性质的研究.半Heusler合金体系是非平庸拓扑绝缘体材料的重要载体.通过全势线性缀加平面波方法计算Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构.采用各种... 在拓扑领域中发现可以通过大数据搜索拓扑绝缘体,使得此领域对材料的探索转变为对材料性质的研究.半Heusler合金体系是非平庸拓扑绝缘体材料的重要载体.通过全势线性缀加平面波方法计算Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构.采用各种关联泛函计算LiAuS的平衡晶格常数,发现得到的能带图均为具有反带结构的拓扑绝缘体,而且打开了自然带隙.较小的单轴应力破坏立方结构后也破坏了此类拓扑绝缘体的自然带隙,通过施加单轴拉应力直到四方结构的平衡位置时,系统带隙值约为0.2 eV,这与立方结构平衡位置得到的带隙结果一致.运用同族元素替代的手段,实现了在保证材料拓扑绝缘体性质的同时,不改变立方结构,在体系的平衡晶格常数下使得材料的带隙打开,从而提高了实验合成拓扑绝缘体材料的可行性. 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 HEUSLER合金 第一性原理 能带结构
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少层Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜电子结构和光学性质理论研究
19
作者 李中军 王安健 +4 位作者 赵伟 王健越 陈实 李国祥 仇怀利 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第9期1280-1283,共4页
文章采用密度泛函理论方法,研究少层Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜的电子结构和光学性质随薄膜厚度的变化。能带结构和态密度分析发现,当薄膜厚度从5QL(quintuple layer)逐步变化到1QL时,其费米能级附近的电子态仍然保持线性色散关系;特别是... 文章采用密度泛函理论方法,研究少层Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜的电子结构和光学性质随薄膜厚度的变化。能带结构和态密度分析发现,当薄膜厚度从5QL(quintuple layer)逐步变化到1QL时,其费米能级附近的电子态仍然保持线性色散关系;特别是当薄膜厚度减小到2QL和1QL时,由于量子限域效应,体电子态和表面电子态的能隙都明显增大,导致体电子态和表面电子态发生分离,这种分离有利于制备基于1QL和2QL的Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜的自旋电子器件。光吸收系数的计算发现,厚度为5QL、4QL、3QL的薄膜在红外区有1个吸收主峰,吸收边远超出了红外区;当厚度减小到2QL和1QL时,吸收边发生明显蓝移,红外区的吸收峰蓝移且强度明显减小,这表明3QL以上的Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜更适合制备红外光探测器件。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 少层Bi 2Se 3薄膜 拓扑表面态 量子限域效应 光吸收谱
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拓扑绝缘体表面台阶势垒的输运性质
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作者 王爱坤 王惠 +1 位作者 穆惠英 安兴涛 《河北科技大学学报》 CAS 2013年第5期412-416,共5页
利用传递矩阵的方法研究拓扑绝缘体表面台阶势垒的输运性质,发现台阶势垒的形状明显地影响了拓扑绝缘体表面的输运性质。拓扑绝缘体表面存在克莱因隧穿,透射概率取决于势垒的高度。随着费米能级的变化,电导出现了共振隧穿现象;而随着台... 利用传递矩阵的方法研究拓扑绝缘体表面台阶势垒的输运性质,发现台阶势垒的形状明显地影响了拓扑绝缘体表面的输运性质。拓扑绝缘体表面存在克莱因隧穿,透射概率取决于势垒的高度。随着费米能级的变化,电导出现了共振隧穿现象;而随着台阶势垒高低势能差的变化,电导出现了开关效应,可以通过调节费米能级和台阶势垒高低势能差来控制电导。 展开更多
关键词 拓扑绝缘体 台阶势垒 传递矩阵
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