拓扑材料中拓扑量子相变和输运性质的研究.pdf

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3、，泌．Ｊ作夢学号：ＤＧ１３２２０５１论文答辩日期：２０１７年０２月２３日指导教师：（签字）ＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＤｏｃｔｏｒｏｆＰｈｓｉｃｓｙ２Ｉ＾ＳｔｕｄｏｆｔｏｏｌｏｉｃａｌｈａｓｅｕａｎｔｕｍｙｐｇｐｑｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｒｏｅｒｔｉｅｓｉｎｐｐｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙＷｅｉＬｕｏＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒ

4、ｏｆｅｓｓｏｒＬｉＳｈｅｎｐｇ＊ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｉａＵ）ｒｏｆＳｏｌｉｄＳｔａ化ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｙａｎｄＤｅａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｓｉｃｓｐｙ，ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１６，摘要南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目：捉扑材料中拓扑量子相变和输运性质的研究理

5、论物理专业２０１３级博去生姓名：罗威指导教师（姓名、职称）：盛利教授摘要巧扑绝缘体是一一种新奇的物质的态，它们的体能带与普通绝缘体样存在能隙，但在边界处存在无能隙的边界态，这是由其能带结构的非平庸拓扑性质决定的。拓扑绝缘体由拓扑不变量＆或自旋陈数来刻画。它的边界态由能带拓，因此不被非磁杂质散射，边界态还具有扑性和时间反演对称性所保护，另外螺旋结构，即动量和自旋是绑定的，这些性质在自旋电子学领域有广泛的应用。拓扑绝缘体在理论预言后不久，就在实验上被证实，并被推广到Ｈ维系

6、统。它的迅速发展吸引的广泛的兴趣。受拓扑绝缘体的启发，人们将能带结构的分类扩展到了另一一－包括晶格对称性个方向，并称这类由晶格对称性保护＂＂的拓扑绝缘体为拓扑晶态绝缘体。人们还预言了存在拓扑晶态绝缘相的真。实材料，相关预言己被实验证实另外，在二维蜂房格子系统中除了电荷自由度和自旋自由度，还存在着谷自由度，最近很多与谷相关的拓扑相变已经在理论上提出来了，利用这些谷相关的拓扑相，人们还设计了有趣的电子器件。在第二章中，我们讨论了在Ｚｅｅｍａｎ场下拓扑晶态绝缘体ＳｎＴｅ表面态的拓扑性质

7、。发现通过调节Ｚｅｅｍａｎ场的方向，可Ｗ实现谷相关的拓扑相变。用厢自旋＝陈数描写系统的拓扑性质，我们得到半径为Ｂ的相球，其中包含陈数Ｃ２的量＝子反常霍尔态，陈数£１的量子反常霍尔态，量子巧自旋霍尔态，＾＾及平庸拓（扑绝缘体态＝。在Ｃ１量子反常霍尔态和平庸绝缘体态中，两个谷处于不同的拓化态。这种谷相关的拓扑相为设计低耗散的电子学器件Ｗ及基于巧朴晶态绝缘体的谷电子学应用提供了新的平台。巧扑绝缘体由拓扑不变量＆指标或自旋陈数来刻画。然而，不同于描写量子霍尔效应的第一类陈数，到目

8、前为止，这些拓扑不变量还未被直接测量和利－Ｉ－摘要。用，虽然有几个方案己经提出来去观察它们所Ｗ，测量这些拓化不变量的更。简单实用方法是值得期待的在第Ｈ章，我们提出在魅婦中的拓扑累浦效应，Ｗ直接测量系统的拓扑不变量一。我们考虑在珪締中施加两个含时电场，其中一个交变电场处于娃原子所在平面内，，大小为Ｅ另个电场垂直平面，包含两ｇ－部分，静电场和交变场，大小分别为凤２和＆Ｚ。使用自旋谷陈数