物理所預言一種新類型的拓撲絕緣體和量子自旋霍爾效應
日前，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）孫慶豐和謝心澄研究員在鐵磁石墨烯體系中預言了一種新類型的拓撲絕緣體和量子自旋霍爾效應【PRL，104,066805(2010)】。 近幾年來，一種全新的量子物質態――拓撲絕緣體已蓬勃興起。與傳統的絕緣體比較，拓撲絕緣體有許多相似之處，但具有完全不同的“拓撲”性質。拓撲絕緣體的塊材是有能隙的絕緣體，但其表面或邊界態是無能隙的金屬態。這種金屬邊界態的存在完全由塊材能帶的全局性質（拓撲序）所決定。更重要的是，這種金屬邊界態受時間反演不變性保護，因而具有很強的抗外界干擾能力。即使體系中存在一定的缺陷、雜質或其它退相干因素，邊界態還能很好保持。由強磁場引起的量子霍爾效應是最早被發現的拓撲絕緣體。最近人們在一些有自旋－軌道耦合的材料中發現另一類拓撲絕緣體。這類拓撲絕緣體是由內在的自旋軌道耦合,結合特殊的能帶結構所引起的，是材料的固有性質；這類體系具有時間反演對稱......閱讀全文
上海微系統所揭示拓撲絕緣體的鐵磁性形成機理
近期，中國科學院上海微系統與信息技術研究所超導實驗室原位電子結構方向組，通過使用基于同步輻射光源的軟X射線磁性圓二色性能譜和光電子能譜，結合第一性原理計算，首次揭示了具有量子反常霍爾效應的鐵磁性拓撲絕緣體中的鐵磁性形成機理。該項研究成果為尋找具有更高溫度的量子反常霍爾體系、研發新一代超低能耗量子
強磁場中心拓撲絕緣體量子線研究取得新進展
3月28日，國際期刊《自然》子刊《科學報告》(Scientific Reports)發表中科院強磁場科學中心田明亮研究小組的最新科研成果：單晶碲化鉍Bi2Te3納米線中的一維弱反局域化(One-dimensional weak antilocalization in single-cry
超高壓下半導體材料可變身拓撲絕緣體
一個由中國吉林大學、美國華盛頓卡內基研究所等單位研究人員組成的國際小組合作，通過對一種半導體施加壓力，將其轉變成了“拓撲絕緣體”(TI)。這是首次用壓力逐漸“調節”一種材料，讓它變成了拓撲絕緣狀態，也為先進電子學應用領域尋找TI材料開辟了新途徑。相關論文在線發表于《物理評論快報》上。 拓撲
物理所強關聯拓撲絕緣體電子結構研究取得進展
拓撲絕緣體是近年來凝聚態物理的研究熱點之一。這類材料不同于傳統的“金屬”和“絕緣體”，其體內部為有能隙的絕緣態，其表面則是無能隙的金屬態。這種金屬表面態是由其內在電子結構拓撲性質決定的，受時間反演不變性的保護，因而受缺陷、雜質等外界影響較小。目前，理論上預言的拓撲絕緣體都是半導體材料，電子間的關
我國學者發現基于磁性絕緣體的磁子閥效應
面向后摩爾時代的信息存儲與邏輯運算需求，自旋電子器件在開發下一代具有更小單元尺寸、非易失性、低功耗和高速度的微電子器件中提供了具有廣闊前景的發展方向。其中，自旋閥是各類自旋電子器件的核心單元，自旋閥通常包括兩層鐵磁金屬和非磁中間層構成的三明治核心結構，由于自旋極化電子在兩鐵磁層間的輸運，從而使器
拓撲絕緣體常溫常壓下表面態行為研究取得進展
不同于傳統意義上的“金屬”或“絕緣體”，拓撲絕緣體代表一種全新的量子物態：它的體態是有能隙的半導體/絕緣體，表面則表現為沒有能隙的金屬態。這種完全由材料體態電子結構的拓撲性質所決定的表面態，由于受到對稱性的保護，基本不受雜質或無序的影響，因此非常穩定。拓撲絕緣體的研究對探索和發現新的量子現象，以
半導體所等在拓撲激子絕緣體相研究中取得進展
上世紀60年代，諾貝爾獎獲得者Mott提出激子絕緣相，Mott提出考慮庫侖屏蔽效應，在半金屬體系中電子-空穴配對而形成激子，可能會導致體系失穩，從而在半金屬費米面處打開能隙，形成激子絕緣體狀態。但迄今為止，實驗上觀測激子絕緣體相是一個尚未完全解決的關鍵科學問題。激子絕緣體相存在及其玻色-愛因斯坦
首次在磁性拓撲絕緣體中觀測到清晰的拓撲表面態
近十幾年來，拓撲絕緣體已經成為凝聚態物理領域的一個重要研究方向。對于Z2拓撲絕緣體，其拓撲性質受到時間反演對稱性的保護。如果將Z2拓撲絕緣體的時間反演對稱性破壞，會形成一類新的拓撲態，即磁性拓撲絕緣體。磁性拓撲絕緣體可以表現出一系列新奇的物理性質，例如量子反常霍爾效應、手性馬約拉納費米子、軸子絕
高壓誘導拓撲絕緣體碲化鉍超導性研究取得新進展
最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）超導國家重點實驗室趙忠賢院士、孫力玲研究員及博士研究生張超等與周興江研究員及博士生陳朝宇合作，利用自主研制的先進的低溫－高壓－磁場綜合測量系統，對拓撲絕緣體Bi2Te3單晶進行了系統的研究。通過高壓原位磁阻和交流磁化率的雙重測
物理所預言新型二維大能隙拓撲絕緣體
眾所周知，二維拓撲絕緣體的體內是絕緣的，而其邊界是無能隙的金屬導電態。且這種金屬態中存在自旋－動量的鎖定關系，相反自旋的電子向相反的方向運動，由于受到時間反演不變性的保護，它們之間的散射是禁止的，因此是自旋輸運的理想“雙向車道”高速公路，可用于新型低能耗高性能自旋電子器件。當前實驗證實的二維拓撲
拓撲晶態絕緣體碲化錫納米線研究獲得新進展
拓撲絕緣體(Topological Insulator)是一種新奇的物質狀態，它的體相是絕緣態而表面卻是零帶隙的金屬態。尤其它的表面是受拓撲保護的導電態，不受非磁性雜質和晶體缺陷的干擾，因而在無損耗的量子計算和新奇的自旋電子器件等領域具有重要的應用價值。時間反演對稱性保護的三維拓撲絕緣體如B
Science：磁性拓撲絕緣體疇壁上的量子化手性邊緣傳導
對疇壁（DW）構型和運動的控制可以實現磁性和介電材料在微小外部磁場下的非易失響應。東京大學K. Yasuda和Y. Tokura（共同通訊作者）利用磁力顯微鏡尖端設計并制造出在量子反常霍爾態中的磁疇，通過運輸測量證明了沿指定DW手性一維邊緣傳導現象的存在。研究結果可促進低功耗的自旋電子器件的實現
物理所等發現拓撲絕緣體電子退相干新機制
固態系統的量子輸運性質與電子的波動性密切相關。在低溫下，電子波能在很長距離上保持相干性，波的干涉帶來了豐富多彩的介觀物理效應，如Aharonov-Bohm效應、Altshuler-Aronov-Spivak效應、普適電導漲落和弱局域化效應等。研究材料中的電子的退相干機制不僅有助于深入理解量子輸運
科學家發現極端情況下石墨烯可變身拓撲絕緣體
據美國麻省理工學院網站近日報道，該校科學家通過研究發現，在某些極端情況下，可將石墨烯轉化為具有獨特功能的拓撲絕緣體，有望為量子計算機的制造提供新思路。相關研究發表在本周出版的《自然》雜志上。 研究人員發現，將石墨烯薄片置于強度為35特斯拉磁場和比絕對零度高0.3攝氏度的低溫環境中，可使石墨
物理所Kondo金屬與亞鐵磁絕緣體研究取得新進展
最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室劉伍明研究組在幾何阻挫系統中的量子相變研究中取得進展。他們利用原胞動力學平均場方法結合連續時間蒙特卡洛方法，研究了在非均勻性三角kagome格子中金屬-絕緣體相變與磁性相變，獲得了三角kagome格子隨相互作用、溫度、非均勻性變化的詳細相
磁性拓撲絕緣體中的量子化反常霍爾效應研究取得進展
圖1：量子霍爾效應（左）與量子化反常霍爾效應（右）的比較示意圖 最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室方忠、戴希研究組在無需外磁場的量子霍爾效應研究中取得重要進展。本工作發表在《科學》雜志上【R.Yu,et.al., Science, 3June2010
研究發現絕緣體表面光催化重整甲醇制氫反應
12月15日，中科院大連化物所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部李燦院士和李仁貴博士等人在光催化水分解制氫反應研究中發現，以典型的甲醇溶液作為反應溶液，用傳統的石英反應器，在高壓汞燈作為光源（激發光能量遠小于石英的帶隙）的情況下，在沒有加入任何半導體光催化劑的情況下，反應體系生成
硫族化合物三維拓撲絕緣體高壓研究獲進展
拓撲絕緣體是當前凝聚態物理研究的重要量子材料之一。理想的拓撲絕緣體體內為絕緣態，而表面為金屬態，表面電子態受軌道-自旋相互作用和時間反演對稱性的保護。由于具有M2X3（M通常為五族金屬元素Bi或Sb，X為六族非金屬元素Te、Se或S）化學組成的硫族化合物的原子具有相近的電負性，同時又具有斜方六面
我國學者發現磁性拓撲絕緣體中的雙分量反常霍爾效應
反常霍爾效應是磁性材料的基本輸運性質之一。經過長達一百多年的研究，直至本世紀初物理學家們才認識到反常霍爾效應與電子能帶的貝里曲率相關。近年來，磁性拓撲絕緣體中的自旋結構、貝里曲率和反常霍爾效應之間的關系受到了廣泛的關注。一個重要的實驗進展是在Cr、V等摻雜的(Bi,Sb)2Te3薄膜中觀察到了量
中美科學家在光滑基座上種植出兩類拓撲絕緣體
據物理學家組織網10月14日報道，中美科學家攜手合作，為未來的電子設備研發出一類名為拓撲絕緣體(TI)的電導體。該研究團隊報告稱，他們在一個超高真空腔內，分別在砷化鎵(GaAs)粗糙和光滑的表面，種植出了兩類拓撲絕緣體材料，并對它們輸送電子的能力進行了評估。相關研究發表在最新一期的美國
中國科大揭示二維層狀拓撲絕緣體材料的螺旋生長機理
最近，中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室和化學與材料科學學院教授曾杰研究組在拓撲絕緣體二維層狀納米材料Bi2Se3的結構設計、合成與生長機理研究方面取得新進展。研究人員對Bi2Se3晶體的成核及生長進行了動力學調控，通過引入螺旋位錯首次實現了二維層狀材料的螺旋生長，將材料由分立的層狀轉變成
在絕緣體和超導體之間完美切換，紫銅可作量子設備理想“開關”
量子科學家發現了一種罕見的現象，這種現象可能是在量子設備中創造一個在絕緣體和超導體之間切換的“完美開關”的關鍵。這項由英國布里斯托爾大學領導并發表在新一期《科學》雜志上的研究發現，紫銅中存在這兩種相反的電子態。 在熱或光等小刺激的推動下，材料中的微小變化可能會引發從零電導率的絕緣狀態到無限電導
中美合作團隊在光滑基座上種植出兩類拓撲絕緣體
據物理學家組織網10月14日報道，中美科學家攜手合作，為未來的電子設備研發出一類名為拓撲絕緣體(TI)的電導體。該研究團隊報告稱，他們在一個超高真空腔內，分別在砷化鎵(GaAs)粗糙和光滑的表面，種植出了兩類拓撲絕緣體材料，并對它們輸送電子的能力進行了評估。相關研究發表在最新一期的美國物理聯合會
鐵磁金屬/拓撲絕緣體異質結中自旋流電荷流轉換效率
自旋流的產生、操作和探測是自旋電子學研究的最基本問題，其中一個關鍵目標是在室溫以上實現電荷流-自旋流的高效轉換。電荷流-自旋流轉換效率與材料中的自旋-軌道耦合密切相關，通過逆自旋霍爾效應（Inverse Spin Hall effect）和逆埃德爾施泰因效應（Inverse Edelstein
強磁場磁力顯微鏡—調控拓撲絕緣體磁疇壁手性邊界態
拓撲絕緣體，顧名思義是絕緣的，有趣的是在它的邊界或表面總是存在導電的邊緣態，這是拓撲絕緣體的獨特性質。近期，理論預測存在的拓撲絕緣體在實驗上被證實存在于二維與三維材料中，引起了科研界的大量關注。通常二維電子氣體系中存在著量子霍爾效應，實驗中觀測到了手性邊界態存在于材料的邊界。在三維體材料的拓撲絕緣體
鐵磁絕緣體中磁子輸運性質的全電學方法研究獲進展
磁性存儲和磁邏輯等自旋電子學器件的核心在于自旋信息的傳遞，特別是自旋信息的產生、操控和探測是自旋電子學領域的一個基本問題。現有的自旋電子學中自旋信息主要依賴金屬中的傳導電子，一個非常有趣的問題是，是否有其他粒子甚至是準粒子可以作為自旋信息的載體？作為鐵磁體中低能激發態的準粒子——磁子，是一種玻色
張首晟談拓撲絕緣體：將信息社會帶向更高層次
美籍華人物理學家張首晟3月20日晚在日內瓦接受新華社記者專訪時說，內部絕緣、表面卻導電的拓撲絕緣體將來有望在信息行業中得到重要應用，幫助信息行業克服發展瓶頸，并有可能將信息社會帶到更高層次。 20日晚，張首晟與同事查爾斯·卡內、勞倫斯·莫蘭坎普因拓撲絕緣體理論預言及實驗發現在日內瓦獲
上海微系統所鍺輔助絕緣體上石墨烯材料生長研究獲進展
近期，中國科學院上海微系統與信息技術研究所信息功能材料國家重點實驗室SOI(絕緣體上硅)材料與器件課題組在絕緣體襯底上直接制備石墨烯研究方面取得新進展。制備絕緣體上石墨烯是推動石墨烯在微電子領域應用的重要基礎條件，針對這一需求，SOI材料與器件課題組的研究人員使用鍺薄膜做催化劑，通過化學氣相沉積
科學家在半金屬激子絕緣體相變研究中取得新進展
近日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心張昌錦課題組博士王景榮和中國科學技術大學劉國柱課題組合作在半金屬-激子絕緣體相變的研究中取得新進展。相關工作以Excitonic pairing and insulating transition in two-dimensional semi-D
物理所拓撲平帶上的分數陳絕緣體理論研究取得進展
分數量子霍爾效應是凝聚態物理中的重要研究領域，其新奇現象表現為新形態的量子流體和帶分數電荷的激發態。傳統的分數量子霍爾效應一般考慮強外磁場、低溫和連續介質的環境。其中普林斯頓的崔琦因為這方面的研究和其他科學家獲得諾貝爾獎，物理所就有以崔琦命名的實驗室。 從2011年開始，人們發