二维拓扑绝缘体物性的理论研究

作     者：齐灿 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡军

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：拓扑绝缘体 边界态(或表面态) HgTe IIIV 第一性原理 紧束缚方法 量子自旋霍尔效应 

摘      要：拓扑绝缘体的体态是绝缘的,但是在带隙内有穿过费米能级并且自旋可分辨的边界态（或表面态）。拓扑绝缘体独特的电子性质以及在超导、自旋电子器件、量子计算等方面广阔的应用前景使得其近年来成为凝聚态物理领域最炙手可热的研究课题之一。目前理论预测的拓扑绝缘体很多,但是能实际制备出来的极少。悬空的二维拓扑绝缘体很难制备,因此需要生长在衬底上,这就需要考虑衬底的近邻效应。在本文中,我们将Hg Te monolayer与IIIV（Ga Bi、In Bi、Tl Bi、Tl As与Tl Sb）monolayer两种二维拓扑绝缘体放置在?-Al2O3的0001面上,并利用第一性原理计算和紧束缚方法研究其晶体结构、电子与拓扑性质,我们发现?-Al2O3可以很好地支撑Hg Te monolayer与IIIV monolayer的结构并保留了其拓扑性质。本文的结果在理论上为量子自旋霍尔效应的实现及应用提供了一条途径。