bitesbte超晶格薄膜的拓扑绝缘特性研究

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1、分类号学号M201272099学校代码10487密级硕士学位论文BiTe/SbTe超晶格薄膜的拓扑绝缘特性研究学位申请人：梁伟诚学科专业：软件工程指导教师：缪向水教授答辩日期：2015年1月19日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonTopologicalCharacteristicsofSuperlatticeThinFilmscomposedbyBiTe/SbTeCandidate：LiangWeiChen

2、gMajor：SoftwareEngineeringSupervisor：Prof.MiaoXiangshuiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.19th,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要拓扑绝缘体体内是有能隙的绝缘体，而表面是无能隙的自旋轨道耦合的金属态。作为一种新的量子材料，拓

4、扑绝缘体已成为当前凝聚态物理最重要的研究领域之一。超晶格结构可通过改变纳米尺度薄膜的周期和膜厚人工调制其物性，因此超晶格结构拓扑绝缘体有望实现对拓扑材料物性的人工调制。所以超晶格拓扑绝缘体的研究对于发现新的物理现象以及探索新的拓扑绝缘体材料都具有重要科学意义。本文根据第一性原理，采用MaterialsStudio和VSAP软件计算了Sb2Te3和Bi2Te3薄膜材料的能带结构，计算发现这两种材料的能带结构很好地符合了拓扑绝缘体的能带特征。在此基础上，构建了由Bi2Te3和Sb2Te3组成的超晶格薄膜结构，并通过构造不同的膜层结构来获得不同的能带特性，验证其调控拓扑绝

5、缘体电导特性的可能性。研究表明，当超晶格的晶胞包含3到4个五原子层时，材料的表面态受到超晶格结构的影响很大，而当材料晶胞包含更多五原子层时，超晶格结构影响不明显。另外，当材料晶胞只包含3个五原子层时，衬底也对材料的表面态产生了影响，这表明材料表面态还可以通过不同的衬底来影响。关键词：拓扑绝缘体超晶格能带结构表面态I华中科技大学硕士学位论文AbstractThebulkofatopologicalinsulatorcan’tconductthatithasanenergygap.Atthesametime,thetopologicalinsulator’ssurfac

6、ecanconductthatit’scausedbyspin-orbitcoupling.Asanewkindofthequantummaterial,thetopologicalinsulatorhasbecomeoneofthemostimportantresearchfieldsincondensedmatterphysics.SuperlatticestructureisafilmstructureinNanometerscalethattheirpropertiescanbemanuallymodulated,sothetopologicalinsula

7、torwithasuperlatticestructureisexpectedtorealizetheartificialmodulationonthepropertiesofthetopologicalmaterial.Therefore,thestudyofthetopologicalinsulatorwithasuperlatticestructurehasgreatscientificsignificanceinfindingnewphysicalphenomenaandnewtopologicalinsulatormaterials.Inthisthe