界面电子转移对纳米TiO2薄膜导电性的影响

研究纳米TiO₂薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系. 结果表明， 沉积在Ti和Si基底上的TiO₂薄膜的电阻率随着膜厚的 增加而非线性增大, 分别经历了导体、 半导体到绝缘体或半导体到绝缘体的电阻率范围的变化过程， Ti O₂薄膜导电层厚度也不相同， 沉积在玻璃表面TiO₂薄膜为绝缘体. 这些现象是界面电子在界面的转移所致， 基底材料与薄膜功函数差的大小决定了导电层厚度.     

关联体系中的拓扑物态

拓扑量子材料是凝聚态物理学中的一个重要分支,当在拓扑量子材料中引入电子-电子之间的关联相互作用,将会在体系中产生复杂的新奇有序相.本文重点回顾目前关于强关联体系中拓扑物态的角分辨光电子能谱实验研究的进展,从拓扑近藤绝缘体和Kagome晶格中的拓扑物态两个方面展开讨论.拓扑近藤绝缘体是在强关联效应诱导的近藤绝缘体中存在的拓扑物态,目前在SmB6和YbB12等相关材料体系中有大量的理论和实验支持证据. Kagome晶格的独特结构将引入新的拓扑相以及强关联的平带,在很多材料体系中诱导出了一系列新的强关联物理现象.深入理解拓扑性与关联性之间的关系,对于理解强关联电子间的相互作用以及实现拓扑物态的精确调控都具有重要的意义.     

准一维磁性隧道结中的散粒噪声

基于自由电子近似,研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:不同自旋取向的电子Fano因子随绝缘体厚度的增大而增大;当绝缘体厚度较小时,上、下自旋电子的Fano因子随入射电子能量的增大缓慢减小,当绝缘体厚度较大且电子能量处于低能区时不同自旋方向的电子Fano因子相同,但在高能区上、下自旋电子Fano因子急剧减小且出现共振特性.此外,上、下自旋电子的Fano因子随两端铁磁体中分子场和磁矩夹角的变化表现出明显的分离特性.上、下自旋电子的Fano因子和隧穿电导随绝缘体厚度和入射电子能量的变化位相始终相反.     

几种杂环与芳环半导体高聚物的电子结构

用自洽场晶体轨道方法,在能量梯度优化单胞所得几何构型的基础上,研究了3种含硫(或氮)杂环与芳环共聚的高聚物半导体材料的电子结构.由于这些高聚物中杂环与芳环的非共面性,使得它们的能带结构中带宽较窄,带隔较大,在未掺杂时为绝缘体物质.但它们的电离势大小与聚乙炔相应值接近,故是较好的P型半导体材料.     

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.     

拓扑绝缘体能带结构的角分辨光电子能谱研究

以拓扑不变量定义和区分的拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.这些材料的拓扑表面态的鲁棒性、背散射禁戒和特殊的输运行为在自旋电子学、非线性光学、拓扑量子计算等广泛的领域有潜在的应用价值.角分辨光电子能谱(ARPES)既能直接观察k空间,又对表面电子态敏感,因此在拓扑材料的研究中一直处于举足轻重的地位.本文试从材料分类的角度对三维拓扑绝缘体和本征磁性拓扑绝缘体这两类材料的部分ARPES研究作一综述,使读者对这一领域的研究现状有一个基本的概念.     

复杂氧化物中的金属-绝缘体转变

理解金属-绝缘体转变机制有助于进一步了解复杂氧化物中的微观物理行为.基于复杂氧化物材料,首先介绍金属-绝缘体的转变机制:Wilson转变、Mott转变、Anderson转变和Peierls转变.除上述四种机制外,以锰氧化物材料为例,阐述双交换机制和Jahn-Taller畸变的作用对铁磁自旋有序的影响,以及s-d杂化、掺杂和电子-声子散射所引起的铁磁金属到顺磁绝缘态的转变.同时介绍含有磁性粒子的非磁材料中的近藤效应,进而分析外界磁场作用对锰氧化物材料输运性质的影响.     

高压调控拓扑电子材料研究获进展

正中科院强磁场科学中心研究员杨昭荣、田明亮与南京大学教授孙建、万贤纲以及北京高压科学研究中心研究员杨文革、院士毛河光等组成的合作团队,利用高压、强磁场极端条件,在拓扑电子材料的量子序调控研究中取得重要进展,相关成果近日发表于《美国科学院院刊》。伴随着拓扑绝缘体的发现,材料的拓扑特性以及新奇量子效应受到广泛关注,拓扑电子材料家族也从最初的拓扑绝缘体逐渐扩展到狄拉克半金属和外尔半金属等。Zr Te5     

1维格子组成环形带绝缘体上的持续电流

通过磁通的介观正常金属环存在持续电流.最近,有人指出在由能带绝缘体制成的环中也存在持续电流,持续电流是由完全占满价带的电子产生的.用环形1维格子的布洛赫态组成1维环的电子态的方法,研究了环形能带绝缘体组成的环里的持续电流,推导出了由任意价带的绝缘体组成的1维环中的持续电流.     

铁磁/绝缘体/铁磁异质结中自旋极化电子的隧穿概率和隧穿时间

在群速度概念的基础上,研究了自旋电子隧穿通过铁磁/绝缘体/铁磁异质结中的隧穿概率和隧穿时间.研究结果表明:不同自旋方向的电子其隧穿概率和隧穿时间不仅与绝缘体长度和入射电子能量有关,而且强烈地依赖于两端铁磁层夹角的变化.当两铁磁层中磁矩取向反平行时,不同自旋方向的电子隧穿概率相同;而在两磁矩取向垂直时,不同自旋方向的电子隧穿时间相等.除此之外,不同自旋方向的电子无论是隧穿概率还是隧穿时间都呈明显的分离现象.     

高压下Gd2Zr2O7结构变化第一性原理的研究

Gd2Zr2O7作为一种绝缘体材料广泛用于在飞机发动机及燃气轮机的热障涂层,该文利用第一性原理对227GdZrO随着压强的增加产生的结构相变进行了研究,发现Gd2Zr2O7在压强为28.5GP时,由焦绿石结构(pyrochlore)变为有缺陷的萤石结构(defect-fluorite);当压强加到43.2GP时,晶格结构被扭曲,变为扭曲的萤石结构(distorted defect-fluorite).该文还对Gd2Zr2O7电子结构进行了计算,通过分析态密度图发现,当压强到达15.3GP时,带隙宽度由3eV减小到0.5eV,晶体由绝缘体转变为半导体,继续加压到28.5GP时,带隙宽度变为3.7eV,晶体又由半导体转变为绝缘体.     

拓扑绝缘体国际发展态势文献计量分析

拓扑绝缘体是最近几年发现的一种全新的量子物态,是目前凝聚态物理学最活跃的研究前沿之一。拓扑绝缘体研究不仅对探索和发现新的量子现象具有重要意义,而且具有巨大应用前景和市场潜力。该文基于Web of Science(WOS)和Thomson Innovation(TI)数据库,对拓扑绝缘体研究论文和专利进行了定量分析,呈现了拓扑绝缘体研究的国际发展态势,并对中国拓扑绝缘体研究提出了建议。     

电子应用的涂层材料——聚合物、工艺、可靠性、测试

本书是《电子应用的材料和工艺》系列丛书之一。书中讨论了涂层对印刷电路组件的防潮和环境防护等基本作用，还全面地论述能提供具有低一绝缘一等绝缘体的电子功能的绝缘涂层，这种涂层能用来制造多层的互联衬底和高速高频电路。     

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.     

强关联体系

电子关联效应会导致高温及非常规超导电性、反常的磁性、金属绝缘体相变、半金属、自旋电荷分离、量子霍尔效应、庞磁阻、巨热电、多铁性、重费米子等大量丰富的量子效应和现象.探索这些效应和现象产生的微观机理,建立多体量子理论体系,是量子物理最活跃和最具挑战性的前沿研究领域之一,其研究促进了物理学与材料、化学、能源和信息等学科的交...     

第一性原理计算在固体物理中应用

拓扑绝缘体,由于其奇异的受时间反演对称性保护的金属表面态,是当前研究的一个热点。本文利用第一性原理计算了拓扑绝缘体的电子结构,考虑了范德瓦尔斯力对拓扑绝缘体带隙的影响,并探讨如何在教学中培养本科生的科研创新能力。     

拓扑绝缘体中的拓扑不变量及其数值计算

拓扑绝缘体是费米子多体系统中一种对称性保护的拓扑量子态,拓扑不变量是表征拓扑绝缘体的重要物理量。该文在二维无相互作用的费米子拓扑绝缘体中,证明了3种不同拓扑不变量计算公式的等价性,分析了这些计算公式的适用范围;给出了这些拓扑不变量公式的完整数值计算范式;作为范例,通过计算拓扑不变量,得到了Kane-Mele模型的相图。该文为拓扑绝缘体中拓扑不变量的计算提供了完整自洽的计算方法。     

国内期刊亮点

正确认钋化铅是拓扑晶体绝缘体岩盐矿结构的铅硫系列化合物中的能隙异常是长期困扰半导体领域的难题。最近,中国科学院物理研究所聂思敏聂思敏等对该系列材料的能隙演化进行了普适性的讨论和总结;研究发现该能隙异常与碲原子在深能级的5s电子的非局域特性具有密切关联,从而成功解决了这一古老而有趣的学术难题。此外,研究还指出该系列材料     

二维锡烯材料的若干进展

二维锡烯是一种潜在的可室温工作的拓扑绝缘体,有望进行无损耗的电子输运,在未来高集成度的电子学器件和量子器件领域具有重要的意义.理论方面,研究人员系统模拟了锡烯物理性质,发现其具有若干新奇的特性.实验方面,主要集中在单层锡烯的制备.系统梳理金属锡到二维锡烯的发展及制备进程,介绍锡烯的主要物理性质、相关结构及调控、锡烯复合及功能材料,最后简要总结锡烯面临的机遇和挑战.