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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 1-8页

作者：侯迪莎郭文安北京师范大学物理学系北京

给出了对易面t-λ模型详细平均场理论和计算的结果,特别是给出了平均场相图.研究表明,掺杂纯的量子自旋霍尔(QSH)态后可获得2种结论:1)相互作用强度较弱时,QSH态和超导态之间可发生一级相变;2)相互作用强度较强时,系统经过一个连续相变... 详细信息

给出了对易面t-λ模型详细平均场理论和计算的结果,特别是给出了平均场相图.研究表明,掺杂纯的量子自旋霍尔(QSH)态后可获得2种结论:1)相互作用强度较弱时,QSH态和超导态之间可发生一级相变;2)相互作用强度较强时,系统经过一个连续相变进入2相共存区,并发生QSH态消失的一级相变.计算结果表明,平均场理论虽然体现了对称破缺相的特征,但是其忽略了涨落,致使其得到QSH态与超导态共存的错误结论,从而使得平均场理论无法准确描述因拓扑激发所引起的相变.

关键词：量子强关联量子自旋霍尔态超导掺杂平均场计算

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磁场中的拓扑绝缘体边缘态性质

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物理学报 2015年第9期64卷 65-72页

作者：王青盛利南京大学物理系和固体微结构物理国家重点实验室南京210093 人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

用数值方法研究了拓扑绝缘体薄膜体系在外加垂直磁场作用下其边缘态的性质.磁场的加入通过耦合k+e A,即Peierls势替换关系和该作用导致的Zeeman交换场体现在哈密顿量中.考虑窄条圆环状结构的二维InAs/GaSb/AlSb薄膜量子阱材料,当其处于... 详细信息

用数值方法研究了拓扑绝缘体薄膜体系在外加垂直磁场作用下其边缘态的性质.磁场的加入通过耦合k+e A,即Peierls势替换关系和该作用导致的Zeeman交换场体现在哈密顿量中.考虑窄条圆环状结构的二维InAs/GaSb/AlSb薄膜量子阱材料,当其处于拓扑非平庸状态,即量子自旋霍尔态时,会出现受时间反演对称性保护的两支简并边缘态,而在垂直磁场的作用下,时间反演对称性被破坏,这时能带将形成一条条的朗道能级,原来简并的两支边缘态也会分开到朗道能级谱线的两侧,从电子态密度的空间分布情况则可以看到边缘态分别局域在材料的两个边界.随着磁场的增大,位于同一边界上的不同自旋极化的边缘态将出现分离:一支仍然局域在边缘,另一支则随外加磁场的增加而有逐渐演化到材料内部的趋势.文中还计算了同一边界上的两支边缘态之间的散射,结果表明由于两个边缘态在空间发生分离,相互之间的散射被很大的压制,得到了其散射随磁场增加没有明显变化的结论,所以磁场并不会增强散射过程,也没有破坏体拓扑材料的性质,说明了量子自旋霍尔态在没有时间反演对称的情况下也可以有较强的稳定性.

关键词：拓扑绝缘体量子自旋霍尔态朗道能级边缘态

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局域势调控下石墨烯/h-BN异质结的能带结构和量子相变

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凝聚态物理学进展 2022年第3期11卷 57-64页

作者：唐婷婷张军新疆大学物理科学与技术学院新疆乌鲁木齐

采用紧束缚方法研究了局域势调控下石墨烯/六方氮化硼异质结的能带结构及量子相变。结果表明,在给定石墨烯层内禀自旋轨道耦合强度时,石墨烯层处于量子自旋霍尔态而六方氮化硼层处于绝缘态,增大石墨烯层局域势,系统会从量子自旋霍尔态... 详细信息

采用紧束缚方法研究了局域势调控下石墨烯/六方氮化硼异质结的能带结构及量子相变。结果表明,在给定石墨烯层内禀自旋轨道耦合强度时,石墨烯层处于量子自旋霍尔态而六方氮化硼层处于绝缘态,增大石墨烯层局域势,系统会从量子自旋霍尔态变到半导体态。调节六方氮化硼层局域势可以使异质结产生新的无间隙边缘态,从而使系统中石墨烯层的量子自旋霍尔态变成由层内和层间的边缘态共同构成的量子自旋霍尔态。

关键词：石墨烯/h-BN异质结内禀自旋轨道耦合局域势量子自旋霍尔态

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基于二维拓扑绝缘体的磁开关和自旋过滤器

基于二维拓扑绝缘体的磁开关和自旋过滤器

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作者：金烜平浙江师范大学

学位级别：硕士

拓扑绝缘体作为一种新的物质态,自发现以来就受到科研工作者的关注,是近几年来凝聚态物理领域的研究热点,这主要是因为它不同于普通绝缘体和金属的奇异特性。和普通绝缘体一样,拓扑绝缘体在体内是有能隙的绝缘态,但是由于比较强的自旋... 详细信息

拓扑绝缘体作为一种新的物质态,自发现以来就受到科研工作者的关注,是近几年来凝聚态物理领域的研究热点,这主要是因为它不同于普通绝缘体和金属的奇异特性。和普通绝缘体一样,拓扑绝缘体在体内是有能隙的绝缘态,但是由于比较强的自旋轨道耦合作用,使得它的表面或者边缘是无能隙的金属态。这种无能隙的金属态是由拓扑绝缘体的体电子态的拓扑性质决定的,同时受到时间反演对称性的保护,不易受到非磁性杂质的影响,而且表面上的载流子可以进行无损耗的输运。这些新奇的物理性质使得拓扑绝缘体在量子计算和自旋电子学等领域具有非常高的科研价值,因此,研究如何约束和控制拓扑绝缘体的边缘态电子有着非常重要的意义。作为电子器件中一个常见的装置,磁双势垒在传统的半导体二维电子气、新兴的石墨烯以及螺旋金属等各种物质中受到广泛的研究。在本文中,我们用基于python的kwant软件包,对具有磁双势垒的二维拓扑绝缘体HgTe的边缘态输运性质进行了数值模拟,主要计算了在平行结构和反平行结构中,电导随费米能和外加磁场变化的关系以及入射电子在HgTe波导中的几率密度分布。研究表明对于从导线的量子自旋霍尔态射入的电子,当它的能量在导线体能带的导带附近时,电子的输运性质主要依赖于两个磁势垒的磁化方向。当两个磁势垒的磁化方向相同时,具有合适自旋方向的电子能够完全透射;当两个磁势垒的磁化方向相反时,电子不能透过,受到完全的抑制,边缘通道关闭。这个研究说明：(1)当磁双势垒的磁化方向反平行时,它可以作为一个磁开关。通过调节磁势垒的磁化方向,能够实现HgTe边缘通道的闭合;(2)当磁双势垒的磁化方向平行时,它可以作为一个自旋过滤器,使具有某个自旋方向的电子通过HgTe的边缘通道。

关键词：拓扑绝缘体边缘态输运磁双势垒量子自旋霍尔态自旋过滤器

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拓扑绝缘体研究进展

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科技视界 2016年第22期 142-142页

作者：张丹伟华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006

拓扑绝缘体是一种新奇量子物态,具有广泛的理论研究价值。同时作为一种新材料,可用于研发自旋电子器件和进行拓扑量子计算,具有很好的实际应用价值。本文围绕早期拓扑绝缘态、拓扑绝缘体的新发现以及应用前景三个方面,简单介绍拓扑绝缘... 详细信息

拓扑绝缘体是一种新奇量子物态,具有广泛的理论研究价值。同时作为一种新材料,可用于研发自旋电子器件和进行拓扑量子计算,具有很好的实际应用价值。本文围绕早期拓扑绝缘态、拓扑绝缘体的新发现以及应用前景三个方面,简单介绍拓扑绝缘体的理论和实验研究进展。

关键词：拓扑绝缘体量子霍尔态量子自旋霍尔态

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