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我院赵明文课题组对二维拓扑绝缘体的理论研究取得新进展

美高梅正规网址:2015-04-01   点击量:

拓扑绝缘体是一种体内绝缘而边界(或表面)导电的一类特殊的材料,其电子态具有非零的拓扑不变量(如Z2或陈数)。在拓扑保护下,边界电子态不会受到杂质或者几何扰动的影响,表现出鲁棒性(Robustness), 而且不同自旋的导电电子的运动方向是相反的, 从而形成有趣的量子自旋霍尔效应(QSHE)。利用QSHE, 可以通过电子的自旋(而不是电荷)来传递信息。由于该过程不涉及能量的耗散,二维拓扑绝缘体也因此被认为是未来制造“低功耗”自旋电子器件的理想材料。但是,目前实验上能实现 QSHE的材料, 临界温度大都在10K以下。提高QSHE的临界温度,成为一个关键问题。

赵明文课题组通过大量的理论计算,提出了一种具有较强自旋-轨道耦合效应的新型二维Z2拓扑绝缘体-- GaBiCl2。其自旋-轨道耦合带隙高达0.96 eV, 可以在室温下实现QSHE。这为寻找具有较强自旋-轨道耦合效应的二维拓扑绝缘体开辟了新的途径。相关研究成果以“Giant topological nontrivial band gaps in chloridized gallium bismuthide” 为题发表在 Nano Letters 15, 1296-301(2015) 上。《Nano Letters》是纳米领域的著名期刊,影响因子为12.94。

2013年以来,赵明文课题组在二维拓扑绝缘体的理论研究方面已有多篇文章发表在Nano Letters, Nanoscale, Scientific Reports, Physical Review B和Carbon等期刊上,受到同行的关注。这些研究工作得到了国家重大基础研究计划和国家自然科学基金的支持,同时也得到了晶体材料国家重点实验室基金的大力支持

相关链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl504493d

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