二维拓扑超导体拓扑数的计算

研究了具有自旋轨道耦合的二维晶格模型的的拓扑结构. 平庸与非平庸拓扑区域以能带的能隙关闭为界. 首先将KITAEV 的Majorana 拓扑数$M(H)$ 推广到二维情况,在动量空间计算了二维晶格的Majorana 拓扑数和相图. 由$M(H)=-1$确定的非平庸拓扑区与用TKNN宇称确定的非平庸拓扑区完全一致,证明Majorana 拓扑数与TKNN 宇称是一致的. 但Majorana 拓扑数比TKNN宇称的计算简单. 文章还计算了有限宽无穷长带的能带和波函数. 如果参数取在非平庸参数区则长带的能带显示 Majorana零能模,而且波函数分布在长带的边界上. 如果参数取在平庸参数区,则能带不受拓扑保护;系统不出现零能态,或者出现偶数个零能态.     

拓扑绝缘体表面台阶势垒的输运性质

利用传递矩阵的方法研究拓扑绝缘体表面台阶势垒的输运性质,发现台阶势垒的形状明显地影响了拓扑绝缘体表面的输运性质。拓扑绝缘体表面存在克莱因隧穿,透射概率取决于势垒的高度。随着费米能级的变化,电导出现了共振隧穿现象;而随着台阶势垒高低势能差的变化,电导出现了开关效应,可以通过调节费米能级和台阶势垒高低势能差来控制电导。     

环形陈绝缘体的边界态与量子输运

为了探索具有特殊几何结构的拓扑量子体系,基于Haldane模型设计了一种具有环形几何结构的陈绝缘体系统,并利用量子输运模拟探究了尺寸效应、杂质效应对该系统边界态的影响.结果显示:很小的环的宽度或导线宽度均会对量子化电导平台造成破坏,平台中被破坏的部分是来自环形几何结构的内圈边界态的贡献,而平台完好的部分展现的都是外圈边...     

拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用

从理论上研究了拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用.在拓扑绝缘体量子点中,边缘态电子数可以通过量子点的尺寸和外加电场进行调控.当量子点中掺入单个磁离子并且边缘态填充奇数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用达到最大值;而边缘态填充偶数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用消失.当量子点中掺入2个磁离子时,电子与Mn离子的sp-d相互作用会出现奇偶振荡行为,Mn离子间的相互作用取决于Mn离子间距和量子点壳层中的电子数,表现出典型的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida型间接交换机制.工作澄清了拓扑绝缘体量子点壳层结构对其磁性的影响,有助于人们设计基于拓扑绝缘体量子点的自旋电子学或量子信息器件.     

拓扑超导体与量子点结构中非简并能级的全计数统计

利用占据数方程研究拓扑超导体与量子点中非简并能级的全计数统计.在有限温度与偏压下,将计数统计的各阶累计矩表示为特征多项式的各项系数及其导数.通过计数统计,Majorana费米子总是导致微分电导峰,与费米子宇称是否简并无关.在大偏压区,噪声明显增大,呈超泊松分布.当费米子宇称非简并时,噪声减小,呈亚泊松分布.偏离度在大偏...     

普林斯顿大学Robert Cava教授访谈:从超导体到拓扑绝缘体

25年前的四月份,在苏黎世IBM工作的两位研究人员Karl Muller和Johannes Bednorz首次发现了不用降至绝对零度附近即呈现超导性能的物质.这一发现不仅使Müllert和Johannes Bednorz成为诺贝尔奖获得者,同时也掀开了现代科学又一领域的研究风潮.     

拓扑绝缘体是关键

量子反常霍尔效应是由清华大学薛其坤院士带领的由清华大学、中科院物理所和美国斯坦福大学等单位组成的研究团队发现的。我们拜访了薛其坤院士,请他来讲讲什么是量子反常霍尔效应,以及他们是如何发现这个现象的。     

三维拓扑绝缘体的磁电耦合效应与冷暗物质轴子

介绍了拓扑绝缘体与量子霍尔效应\"家族\"的关系和由来,并且从轴子模型的起源角度探讨了三维拓扑绝缘体的磁电耦合效应与冷暗物质轴子模型的联系与区别.结果表明:它们的联系在于材料的电子能带结构和QCD真空结构在拓扑特性上相似,因而有相似的电磁响应;但二者的物理起源不同,有关提议的用磁性拓扑绝缘体(TMI)测暗物质轴子的实验探测的轴子应该是外来的而非TMI产生的.     

拓扑绝缘体表面电子在非均匀磁场下的束缚态与能谱

计算了拓扑绝缘体表面上狄拉克电子在磁势约束下的能谱,分别就圆形和环形约束量子点给出了通过磁势垒约束狄拉克电子形成束缚态的条件.量子点半径趋于零时,狄拉克电子占据朗道能级,半径增大时出现（n,m）态和（n,-m）态的简并.环形量子点中内外半径之比小于某个临界值时,才会出现束缚态,反之,退化到朗道能级.这些束缚能级可以通过改变约束半径或磁场大小来调制,对设计拓扑保护的量子器件有重要应用.     

低气压条件下绝缘子污闪特性的研究

污秽绝缘子的闪络电压Ｕ和大气压力户之间的关系为Ｕ＝Ｕ。（Ｐ／ｐ０）ｎ，Ｕ０是该污秽绝缘子在标准大气压户。下的闪络电压。作者用固体污层人工污秽试验方法研究了不同形状绝缘子在不同污秽度下以及在不同大气压力下的污闪电压，并研究了在交流和直流电压分别作用下的污闪电压差别。试验结果表明，上述公式中的指数ｎ在交流电压下的数值大于直流电压。对于形状简单的绝缘子ｎ值不受污秽程度影响，对于形状复杂的绝缘子ｎ值受污秽程度的影响。ｎ值变化的原因在于绝缘子伞裙间的电弧桥络现象。     

利用STM测量银纳米线的电输运性能

随着微电子器件的小型化,金属纳米线的电输运性能成为大家研究的目标,而如何获得一种简单快捷的测量方式又一直是研究人员关注的焦点问题.本文尝试通过利用扫描隧道显微镜(STM)的工作原理和结构特点,研究沉积在多孔氧化铝模板孔洞里银纳米线的电输运行为,获得几根银纳米线电压与电流(I-V)之间的变化曲线,并根据银纳米线形貌和结构的表征结果分析电子传输的机理.     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.     

In-Sn20合金熔体电输运性质的研究

文章以直流四电极法和微差法分别测量了In-Sn20合金熔体的电导率σ和热电势S随温度的变化,并对不同温度下的熔体进行了X射线衍射实验。结果表明,合金熔体的电导率和热电势均在远高于液相线几百度的温区内发生了突变,且2种电子输运性质的突变温度一致,表明合金熔体在升温过程中可能发生了某种结构转变。利用Fiber-Ziman理论及赝势模型,计算并分析了合金熔体的电子状态密度N(EF)及其随能量的变化率dN(EF)/dE,发现N(EF)和dN(EF)/dE在一定温度范围内也随温度发生了突变。     

双壁纳米管的量子输运性质

采用密度泛函理论结合非平衡格林函数研究双壁碳纳米管及其与硼氮复合材料的输运性质,探索内、外管重叠长度对其输运性质的调控。研究结果表明重叠长度对多壁纳米管的输运性质起着至关重要的作用。随着重叠长度的变化,双壁碳纳米管的输运性质表现异常,但是与内、外管间距变化无关,也与开口端的悬挂键是否被氢饱和无关。硼氮调控复合材料纳米管的电子结构和输运性质。内、外管的重叠长度也影响其输运性质,随着重叠长度的变化,输运行为出现异常现象,但是却与碳纳米管表现的行为相反。碳与硼氮复合材料纳米管存在明显的隧道效应。通过改变重叠长度和硼氮比例调节其量子输运性质在未来的纳米器件和纳米技术中有潜在的应用价值。     

拓扑线性空间与Euclid空间的线性同胚性

应用拓扑线性空间中局部基构造的方法,利用有界集的性质和Euclid空间的特点,对拓扑线性空间附加了一些条件,证明了拓扑线性空间与Euclid空间是线性同胚的.     

锕系元素基态与激发态性质的量子拓扑化学

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上,将拓扑理论和量子化学方法相结合,引入价电子的主量子数、角量子数、自旋磁量子数以及价电子的轨道能量等结构参数,得到一个新的量子拓扑指数Ym.利用线性回归方法分别建立了锕系元素16种基态与激发态性质的定量结构-性质关系（QSPR）模型,采用留一法和Jackknife检验相结合的方法,对定量结构-性质相关模型的稳定性和预测能力进行检验.研究结果表明,用新的量子拓扑指数Ym能较好地表征锕系元素的分子结构信息,且所建模型具有良好的稳定性和预测能力.     

拓扑指数和拓扑电负性标度及其对有机化合物性质的研究

提出了反应分子的几何特征和化学性质的拓扑指数Ｆ３，建立了孤立原子的电负性标度Ｉｔ，并用Ｆ３研究了一些有机化合物的标准生成焓ΔｆＨφｍ、沸点、密度、折光率等性质．结果表明，Ｆ１／６３与ΔｆＨφｍ呈线性关系．拓扑电负性Ｉｔ不依赖于实验数值，物理意义明确，和鲍林电负性的相关系数达到０．９７５９．用包含Ｉｔ的Ｆ３研究卤代烃的沸点、密度、折光率比用Ｉ构成的Ｆ３的结果更好     

吩嗪-铝复合物体系输运性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理,对由吩嗪分子和单个铝原子构成的复合体系的电荷输运性质进行研究.计算模型是由吩嗪-铝复合物与两个无穷长的Al(100)纳米线电极构成.研究结果表明:在没有施加偏压的平衡状态下该体系在费米能级附近具有良好的电荷透射性能,而在施加偏压的非平衡状态下该体系有负微分电阻效应.结合透射谱及投影态密度,对其输运性质进行了理论解释.从该研究结果可知这类吩嗪-铝复合物在将来的分子尺度器件中具有潜在的应用价值.     

铜氧化物高温超导体的晶体结构和物理性能研究

阐述了铜氧化物高温超导体的晶体结构 ,指出导电区、蓄电区的划分和电子相图是铜氧化物高温超导体重要的共性特征 .介绍了分块模型及其在研究晶体结合能、弹性模量中的应用 ,对铜氧化物高温超导体结构和性能之间的关系作了探讨 .最后对当前高温超导体研究的几个热点问题及其应用前景予以简介 .