Z2 拓扑不变量 二维拓扑绝缘体 三维拓扑绝缘体 References **由于拓扑绝缘体这一内容太过庞大,本期只做相关概念,至于拓扑绝缘体的相关实验、模型、运算方法会单独出一期补档** 科普 拓扑绝缘体是目前凝聚态物理中热门的研究领域之一,近年来对该课题的研究也日益深入。拓扑绝缘体相关的教材众多,内容也十分丰富,如果仅...
量子自旋霍尔效应发生在受到时间反演对称性保护的二维拓扑绝缘体中,所以二维拓扑绝缘体又被称为量子自旋霍尔绝缘体。 量子自旋霍尔效应 受到时间反演对称性保护的拓扑绝缘体,不易受到非磁杂质破坏。 拓扑绝缘体是一类体态绝缘,表面态(边缘态)导电的新型量子材料。[1]根据维度,可以分为二维拓扑绝缘体和三维拓扑绝缘体。
图. 图为空气解理的拓扑绝缘体Bi2Se3能带与费米面,发现暴露空气之后的拓扑绝缘体的拓扑表面态依然存在,直接证明了空气环境中拓扑序的稳定性;其次,暴露空气之后材料的表面态电子结构发生了显著的变化,表现出明显的电子掺杂,导致表面态能带整体向结合能更大的方向移动,费米...
拓扑绝缘体的特殊之处在于,无论是边界态还是体内态都具有稳定的拓扑保护性质。这是因为拓扑绝缘体的边界态与体内态之间存在空间隔离,边界态中的电子能级被空间反演对称性所保护,而体内态中的电子能级则受到体态拓扑不变量的保护。 实现 目前,实现拓扑绝缘体的方法主要有两种:材料设计和量子干涉。通过精心设计晶体结构和...
拓扑绝缘体的制备与机理研究 图:发现在拓扑绝缘体材料(Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3)的薄膜中通过掺杂过渡金属元素(Cr 或者 Fe)可以实现量子化的反常霍尔效应。这里最关键的问题是通过磁性掺杂,借助Van Vleck顺磁性,可以实现磁性的拓扑绝缘体,磁性居里温度可以达到70K的量级。通过**性原理计算和理论分析,发现这一...
拓扑绝缘体(topologicalinsulator，简称TI)是这两年凝聚态理论里面很热的一个方向，最早提出这一概念的应该是UPenn的Kane，然后就是Stanford的张守晟组，主要是在QuantumSpinHall体系中的TI。按照电子态结构的不同，传统意义上的材料被分为“金属”和“绝缘体”两大类。而拓扑绝缘体是一种新的量子物质态，完成不同于...
拓扑绝缘体便不能通过上面所说的调制过程变成真空,它们必须发生拓扑相变才能变成真空。不关闭能隙的操作不会发生拓扑相变,所以发生拓扑相变时,能隙必然是闭合的。拓扑绝缘体的表面是真空和拓扑绝缘体内部的分界面。在内部,拓扑空间是非平凡的,在真空,拓扑空间是平凡的,那么在...
因而,拓扑绝缘体的体内与人们通常认识的绝缘体一样,是绝缘的,但是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态,这是它有别于普通绝缘体的最独特的性质。这样的导电边缘态在保证一定对称性(比如时间反演对称性)的前提下是稳定存在的,而且不同自旋的导电电子的运动方向是相反的,所以信息的传递可以通过电子的自旋,而不像传...
拓扑绝缘体是一种特殊的物态,其独特性质源自其能带结构中的拓扑非平庸性质。这些性质使得拓扑绝缘体在基础物理学研究和应用科学技术领域都具有重要的价值。 拓扑绝缘体的体态具有绝缘性,即在其内部不存在可供电流通过的通道。然而,其表面或边界却具有导电性,这是由于拓扑绝缘体的能带结构中存在特殊的边缘态或表面态。