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磁性拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应 被引量:4
1
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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量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的探索历程 被引量:11
2
作者 李海 《大学物理》 北大核心 2014年第12期23-26,共4页
回顾了霍尔效应、量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的探索历程.着重叙述了1985年、1998年获得诺贝尔物理学奖的量子霍尔效应研究成果,以及在我国实验室首次观测到量子反常霍尔效应的重大成就.
关键词 霍尔效应 量子霍尔效应 量子反常霍尔效应 诺贝尔物理学奖
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量子反常霍尔效应及其应用前景 被引量:2
3
作者 陈平形 李承祖 《国防科技》 2013年第2期30-32,共3页
最近,由中国科学家领衔的团队首次观测到了量子反常霍尔效应,这是物理学领域的重要发现,并可能对信息技术进步产生巨大影响。文章介绍霍尔效应、量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的概念和内涵,分析量子反常霍尔效应可能的应用,思考其发... 最近,由中国科学家领衔的团队首次观测到了量子反常霍尔效应,这是物理学领域的重要发现,并可能对信息技术进步产生巨大影响。文章介绍霍尔效应、量子霍尔效应及量子反常霍尔效应的概念和内涵,分析量子反常霍尔效应可能的应用,思考其发现对科学研究的启发。 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 凝聚态物理
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具有大磁晶各向异性能的单层BaPb的室温量子反常霍尔效应
4
作者 张蔚曦 李勇 +1 位作者 田昌海 佘彦超 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期266-272,共7页
具有巨大应用潜力的二维材料在纳米技术领域引起了人们极大的研究兴趣.基于第一性原理计算,本文预测了二维六角晶格BaPb体系具有室温量子反常霍尔效应.体系磁基态是铁磁半金属态,并且自旋极化的Pb-p轨道导致体系的时间反演对称性破缺.... 具有巨大应用潜力的二维材料在纳米技术领域引起了人们极大的研究兴趣.基于第一性原理计算,本文预测了二维六角晶格BaPb体系具有室温量子反常霍尔效应.体系磁基态是铁磁半金属态,并且自旋极化的Pb-p轨道导致体系的时间反演对称性破缺.具有非零Chern数(C=1)的单层BaPb中非平庸拓扑性来源于全自旋极化的p_(x,y)轨道形成的二次型非狄拉克能带.不同于之前报道的pz轨道形成的狄拉克拓扑态很容易被衬底破坏,p_(x,y)轨道形成的σ键非常稳定.当考虑自旋-轨道耦合作用时,二次型的非狄拉克点打开了接近177.39 meV的非平庸带隙.通过反常霍尔电导、陈数、贝里曲率和边缘态的计算,证实了BaPb非平庸的拓扑性.此外,体系还表现出每个单元52.01 meV的大磁晶各向异性能. 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 二次型非狄拉克能带 铁磁半金属态 第一性原理
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石墨烯中量子反常霍尔效应研究进展 被引量:3
5
作者 乔振华 任亚飞 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2014年第6期551-560,共10页
量子反常霍尔效应是一种存在于二维电子气中,具有无带隙的手性边缘态但体态绝缘的物理现象.不同于强磁场下量子化朗道能级引起的量子霍尔效应,量子反常霍尔效应可通过引入自旋轨道耦合相互作用以及交换场来实现.作者回顾了量子反常霍尔... 量子反常霍尔效应是一种存在于二维电子气中,具有无带隙的手性边缘态但体态绝缘的物理现象.不同于强磁场下量子化朗道能级引起的量子霍尔效应,量子反常霍尔效应可通过引入自旋轨道耦合相互作用以及交换场来实现.作者回顾了量子反常霍尔效应的研究进展,评述了石墨烯中的量子反常霍尔效应.通过理论模型预言在石墨烯体系中引入交换场破坏时间反演对称性,通过考虑Rashba自旋-轨道耦合,可在狄拉克点打开一个拓扑非平庸的量子反常霍尔效应体能隙,进一步分析解释其物理根源.讨论了几种实验原型,尝试通过外部操控在石墨烯中实现量子反常霍尔效应. 展开更多
关键词 凝聚态物理 石墨烯 量子反常霍尔效应 Rashba自旋-轨道耦合 交换场 拓扑量子
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磁性拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应 被引量:2
6
作者 冯硝 何珂 薛其坤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-11,共11页
量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七... 量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七年间,经过大家的努力,其观测温度从最初的30 mK已经提高到2 K左右,进一步提高量子反常霍尔效应的观测温度是目前该领域主要的研究方向之一,是许多拓扑量子效应走向应用的关键因素.本文主要总结了量子反常霍尔效应研究的实验进展,特别在提高其观测温度方面的研究进展.文章包括四个部分:前两个部分分别介绍磁性掺杂和磁性近邻拓扑绝缘体体系中量子反常霍尔效应研究,第三部分介绍最新发现的内禀磁性拓扑绝缘体体系,最后一部分对设计和构造高温量子反常霍尔效应系统的原理和路线图给出一些建议和展望. 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 铁磁绝缘体 反铁磁绝缘体 分子束外延
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拓扑平带上的分数量子反常霍尔效应(一) 被引量:1
7
作者 王一飞 龚昌德 《浙江师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第4期361-371,共11页
拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数(Chern number),而且该能带的带宽很窄,同时与其他能带间有较大能隙.最近通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子晶格体系的系... 拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数(Chern number),而且该能带的带宽很窄,同时与其他能带间有较大能隙.最近通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子晶格体系的系统数值进行研究,发现了一类新奇的阿贝尔型和非阿贝尔型分数量子霍尔效应.新发现的分数量子霍尔效应不同于传统朗道能级上的连续型分数量子霍尔效应,无须外加强磁场,有较大特征能隙,可在较高温度下存在,无需单粒子朗道能级,不能用常规Laughlin波函数描述.这些无外加磁场、无朗道能级的分数化现象,定义了一类新的分数拓扑相,也称为分数陈绝缘体,其中的分数量子霍尔效应也称为分数量子反常霍尔效应.该新领域在近期引起了国际凝聚态物理学界的研究热情与广泛关注.对笔者与合作者在该领域的系列研究工作进行综述介绍,以期引起国内外同行的进一步研究兴趣. 展开更多
关键词 拓扑平带 分数量子反常霍尔效应 强关联 分数拓扑相 拓扑量子相变
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石墨烯量子反常霍尔效应体系中的量子干涉效应
8
作者 唐娟 吴泽文 +1 位作者 王雪娇 邢燕霞 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2016年第5期497-501,共5页
为了研究量子边缘态间的干涉效应,以锯齿型石墨烯纳米带为基础,通过引入外部自旋轨道耦合及磁交换场,在石墨烯纳米带中实现量子反常霍尔效应。在此基础上,构造弱耦合量子散射腔,并采用紧束缚近似下的哈密顿模型和非平衡格林函数方法,研... 为了研究量子边缘态间的干涉效应,以锯齿型石墨烯纳米带为基础,通过引入外部自旋轨道耦合及磁交换场,在石墨烯纳米带中实现量子反常霍尔效应。在此基础上,构造弱耦合量子散射腔,并采用紧束缚近似下的哈密顿模型和非平衡格林函数方法,研究经由2个耦合边界反射的量子边缘态间的量子干涉效应。结果表明:弱磁场下,2个理想的反射边缘态间产生A-B干涉效应,随着磁场的变化,透射系数发生周期性的相长或相消干涉,干涉周期和穿过散射腔的磁通成反比。此外,干涉效应对杂质散射和体态非常敏感。因此,通过观测量子干涉效应可以定性地判断体系是否存在真正的边缘态。 展开更多
关键词 凝聚态 石墨烯 量子输运 量子干涉 量子反常霍尔效应
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拓扑平带上的分数量子反常霍尔效应(二)
9
作者 王一飞 龚昌德 《浙江师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第1期42-49,共8页
拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数(Chern number),另外,该能带的带宽很窄,且与其他能带间有较大能隙.通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子晶格体系的系统数... 拓扑平带模型属于著名Haldane模型的扩展版本,至少有一个能带具有非平庸的拓扑性质,即有非零的陈数(Chern number),另外,该能带的带宽很窄,且与其他能带间有较大能隙.通过对拓扑平带上强关联相互作用的费米子和玻色子晶格体系的系统数值研究,发现了一类新奇的阿贝尔型和非阿贝尔型分数量子霍尔效应.新发现的分数量子霍尔效应不同于传统朗道能级上的连续型分数量子霍尔效应,无须外加强磁场,有较大特征能隙,可在较高温度下存在,无需单粒子朗道能级,不能用常规Laughlin波函数来描述.这些无外加磁场、无朗道能级的分数化现象,定义了一类新的分数拓扑相,也称为分数陈绝缘体,其中的分数量子霍尔效应也称为分数量子反常霍尔效应.该新领域在近期引起了国际凝聚态物理学界的研究热情与广泛关注.对笔者与合作者在该领域的系列研究工作进行了综述介绍,以期引起国内外同行的进一步研究兴趣. 展开更多
关键词 拓扑平带 分数量子反常霍尔效应 强关联 分数拓扑相 拓扑量子相变
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薛其坤:追梦圆梦量子反常霍尔效应 被引量:2
10
作者 吴紫露 《中国高新科技》 2021年第5期5-8,共4页
“天道酬勤,在所有错误都尝试过之后,最后走向成功,这就是追求极致的最大回报”。一直以来,薛其坤都用追求极致的严格标准来要求自己和学生,正是有了这种极限的努力、不断创新的精神,才有了实验上首次量子反常霍尔效应的发现。
关键词 量子反常霍尔效应 走向成功 严格标准 极致 追求 不断创新
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α-T_(3)晶格中量子反常霍尔效应研究
11
作者 林世青 朱婉情 《科学技术创新》 2023年第15期66-70,共5页
量子反常霍尔绝缘体具有与普通绝缘体一样的体带隙,但在其边缘或表面有拓扑保护的导电态。量子反常霍尔效应可以通过引入自旋轨道耦合相互作用和交换场来实现。文章重点研究了α-T_(3)晶格在两种Rashba自旋轨道耦合相互作用以及交换场... 量子反常霍尔绝缘体具有与普通绝缘体一样的体带隙,但在其边缘或表面有拓扑保护的导电态。量子反常霍尔效应可以通过引入自旋轨道耦合相互作用和交换场来实现。文章重点研究了α-T_(3)晶格在两种Rashba自旋轨道耦合相互作用以及交换场的作用下,通过分析体系的相图、能带结构、边缘态和拓扑不变量,理论预测该体系为实现丰富的拓扑相提供了一个平台,包括半金属相和量子反常霍尔相。同时,该体系也是一个实现谷极化量子反常霍尔相的平台。在谷极化量子反常霍尔相中,边缘输运通道集中在单个能谷中,并且在边界上单向传播,可实现无耗散的100%的谷极化。我们的研究不仅发现了丰富的拓扑相,而且为拓扑电子学以及谷电子学应用提供了一个可行的平台。 展开更多
关键词 α-T_(3)晶格 量子反常霍尔效应 RASHBA自旋轨道耦合 交换场
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发现量子反常霍尔效应为人类科学知识宝库贡献璀璨明珠
12
《技术与市场》 2020年第4期2-3,共2页
2019年1月8日召开的国家科学技术奖励大会上,中国科学院院士、清华大学副校长薛其坤领衔,由清华大学和中科院物理所实验团队完成的“量子反常霍尔效应的实验发现”摘得2018年度国家自然科学奖一等奖。量子反常霍尔效应的首次实验发现,... 2019年1月8日召开的国家科学技术奖励大会上,中国科学院院士、清华大学副校长薛其坤领衔,由清华大学和中科院物理所实验团队完成的“量子反常霍尔效应的实验发现”摘得2018年度国家自然科学奖一等奖。量子反常霍尔效应的首次实验发现,是世界物理学界近几年最重要的实验进展之一。诺贝尔奖获得者杨振宁评价其为“第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”。 展开更多
关键词 中科院物理所 知识宝库 中国科学院院士 副校长 量子反常霍尔效应 物理学界 诺贝尔奖 实验进展
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浅谈从霍尔效应到量子反常霍尔效应
13
作者 王东 《电子世界》 2016年第23期52-52,共1页
本文通过介绍霍尔效应的基本原理和发展历程,对霍尔效应未来应用趋势做出预测,使读者更好的了解霍尔效应家族各个成员和未来应用的展望。
关键词 电子技术 霍尔效应 物理现象 量子反常霍尔效应
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二维Kagome晶格Cd_(2)P_(3)中的量子反常霍尔效应
14
作者 李明星 《科学技术创新》 2023年第1期26-29,共4页
自量子反常霍尔效应在实验上被观测到以来,其丰富的物理特性便引起了科研界的巨大关注。该类体系在本征磁性的作用下,时间反演对称被打破,并在边缘处形成能量无耗散的边缘态,这一性质使其成为未来低功耗电子元器件的绝佳备选材料。通过... 自量子反常霍尔效应在实验上被观测到以来,其丰富的物理特性便引起了科研界的巨大关注。该类体系在本征磁性的作用下,时间反演对称被打破,并在边缘处形成能量无耗散的边缘态,这一性质使其成为未来低功耗电子元器件的绝佳备选材料。通过第一性原理计算探究了Kagome晶格Cd_(2)P_(3)的电子、磁性性质以及拓扑结构,能带图显示导带与价带以线性交叉的形式在费米能级处形成一个Weyl点。在不考虑自旋轨道耦合时Cd_(2)P_(3)为狄拉克半金属态,引入自旋轨道耦合后费米能级打开一个9meV的带隙,并激发布里渊区的非零陈数C=1。此外,我们通过海森堡模型预测了该体系的居里温度为94K,计算结果表明Cd_(2)P_(3)与目前的实验体系相比能在更高温的环境下实现量子反常霍尔效应,这使得Cd_(2)P_(3)成为一个研究拓扑性质以及高温量子反常霍尔效应的理想平台。 展开更多
关键词 居里温度 非零陈数 量子反常霍尔效应
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量子反常霍尔体系的有限尺寸效应
15
作者 尹萍 陈作霖 邹永连 《湘潭大学学报(自然科学版)》 2025年第1期124-128,共5页
拓扑绝缘体具有体内导电但是边界不导电的奇异性质.它具有非平庸的拓扑数,而量子反常霍尔效应是基于拓扑绝缘体材料并且向该材料进行磁性掺杂得到的.和拓扑绝缘体类似,它也具有无能隙激发的边界态,并且边界态在有限尺寸时也会互相发生耦... 拓扑绝缘体具有体内导电但是边界不导电的奇异性质.它具有非平庸的拓扑数,而量子反常霍尔效应是基于拓扑绝缘体材料并且向该材料进行磁性掺杂得到的.和拓扑绝缘体类似,它也具有无能隙激发的边界态,并且边界态在有限尺寸时也会互相发生耦合.该文采用与拓扑绝缘体有限尺寸类似的解析方法,计算得到了反常量子霍尔效应的有限尺寸效应,一个与尺寸宽度呈指数衰减的能隙也被打开. 展开更多
关键词 有限尺寸效应 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 陈数
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拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应 被引量:13
16
作者 何珂 王亚愚 薛其坤 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第35期3431-3441,共11页
量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的... 量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景. 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 量子霍尔效应 拓扑绝缘体 磁性掺杂
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拓扑量子材料与量子反常霍尔效应 被引量:2
17
作者 何珂 薛其坤 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期161-177,共17页
简要综述自从2005年前后发展起来的一类新的材料体系-"拓扑"量子材料,它包含拓扑绝缘体、拓扑晶体绝缘体、拓扑超导体和拓扑半金属等。这类材料中较强的自旋轨道耦合作用导致了包括量子反常霍尔效应在内的丰富多彩的量子现象... 简要综述自从2005年前后发展起来的一类新的材料体系-"拓扑"量子材料,它包含拓扑绝缘体、拓扑晶体绝缘体、拓扑超导体和拓扑半金属等。这类材料中较强的自旋轨道耦合作用导致了包括量子反常霍尔效应在内的丰富多彩的量子现象,有可能对未来低能耗电子学、拓扑量子计算和清洁能源等技术的发展具有重大的推动作用。 展开更多
关键词 综述 拓扑绝缘体 量子霍尔效应 量子反常霍尔效应
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从磁性掺杂拓扑绝缘体到内禀磁性拓扑绝缘体——通往高温量子反常霍尔效应之路 被引量:2
18
作者 何珂 《物理》 CAS 北大核心 2020年第12期828-836,共9页
量子反常霍尔效应被认为是已知的拓扑量子效应中最有希望获得广泛实际应用的一个。阻碍其应用的主要障碍是其很低的实现温度。文章介绍了在磁性拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应的机理和决定其实现温度的因素,回顾了过去几年在提高量子反... 量子反常霍尔效应被认为是已知的拓扑量子效应中最有希望获得广泛实际应用的一个。阻碍其应用的主要障碍是其很低的实现温度。文章介绍了在磁性拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应的机理和决定其实现温度的因素,回顾了过去几年在提高量子反常霍尔效应实现温度方面的研究进展,尤其是最近内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4的相关工作。在此基础上提出在磁性拓扑绝缘体系统中进一步提高量子反常霍尔效应温度的路线图。 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 磁性拓扑绝缘体
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从量子反常霍尔效应重大成果看基础研究资助工作 被引量:2
19
作者 郑永和 《科学观察》 CSSCI 2013年第4期45-52,共8页
本文以量子反常霍尔效应重大成果为例,总结了科学基金资助在稳定支持基础研究工作、培育创新人才、资助科研仪器设备研制等方面的作用及科学家勤于探索、勇于创新、善于协同、重视创新文化建设等方面的经验,分析了我国基础研究经费投入... 本文以量子反常霍尔效应重大成果为例,总结了科学基金资助在稳定支持基础研究工作、培育创新人才、资助科研仪器设备研制等方面的作用及科学家勤于探索、勇于创新、善于协同、重视创新文化建设等方面的经验,分析了我国基础研究经费投入、科研环境建设、人才培养、资助管理等方面问题,提出了持续增加基础研究投入、加强创新人才培养、重视科研仪器设备研制、营造科学家潜心研究的良好环境等政策建议,希望对科学基金资助的基础研究工作取得重大成果有一定的借鉴作用。 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 基础研究 重大成果 科学基金 资助工作
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量子反常霍尔效应研究进展 被引量:3
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作者 冯硝 何珂 +3 位作者 王亚愚 马旭村 吕力 薛其坤 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期800-809,共10页
量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝... 量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应相关机理的深入研究、基于量子反常霍尔绝缘体的各种异质结构的制备及性质研究,以及可能具有更高工作温度的量子反常霍尔效应材料体系的探索等.这些研究进展对量子反常霍尔效应的未来发展方向和凝聚态物理的发展具有重要的启示作用. 展开更多
关键词 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 磁性掺杂 异质结构 内禀磁性
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