毕业设计——简述一种新型的电子材料—拓扑绝缘体

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1、本科生毕业论文（设计）册学院物理科学与信息工程学院专业物理学班级2010届物理1班学生指导教师河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书编号：论文（设计）题目：简述一种新型的电子材料—拓扑绝缘体学院：物理科学与信息工程学院专业：物理学班级：2010届物理1班学生姓名：学号：551指导教师：职称：副教授1、论文（设计）研究目标及主要任务研究目标：系统介绍凝聚态物理中一种新型的电子材料—拓扑绝缘体。主要任务：对拓扑绝缘体的理论发现过程和近来观测到它们明显特征的一些实验进行描述，并对这个领域可能的发展方向作些讨论。

2、2、论文（设计）的主要内容这篇文章将从理论和实验两个角度来阐述拓扑绝缘体这个快速发展的新领域。文章分为5部分。第1部分为引言；第2部分，文章将对拓扑能带理论作一个简单介绍，并对量子霍尔效应和拓扑绝缘体中的“拓扑有序”作些解释；第3部分将重点描述二维拓扑绝缘体（也叫量子自旋霍尔绝缘体）现象，并对发现这些现象的HgCdTe量子势阱实验进行描述；在第4部分讨论三维拓扑绝缘体，首先将阐述Bi1-xSbx的实验发现过程，然后介绍近来在第二代拓扑绝缘体材料Bi2Se3和Bi2Te3上所做的一些工作；第5部分中将对这些

3、新材料，新实验和一些开放性的问题作总结性的讨论。3、论文（设计）的基础条件及研究路线基础条件：拓扑绝缘体这个新领域发展很快，新的研究成果不断发表，其中的一些主要文献都可由图书馆购买的数据库或互联网检索到，而指导教师所研究的方向也正是凝聚态，可以给我提供一些必要的帮助，因此，具备写这样一篇综述性论文的条件。研究路线：（1）描述拓扑绝缘体的理论发现过程；（2）描述近来观测到它们明显特征的一些实验；（3）讨论这个领域可能的发展方向作。4、主要参考文献[1].Kane,C.L.andE.J.Mele,2005a,

4、Phys.Rev.Lett.95,[2].Kane,C.L.andE.J.Mele,2005b,Phys.Rev.Lett./95,.[3].Bernevig,B.A.,T.A.Hughes,andS.C.Zhang,2006,Science314,1757.[4].König,M.,S.Wiedmann,C.Brne,A.Roth,H.Buhmann,L.W.Molenkamp,X.L.QiandS.C.Zhang,2007,Science318,766.[5].Fu,L.,C.L.KaneandE.J

5、.Mele,2007,Phys.Rev.Lett.98,.[6].Moore,J.E.andL.Balents,2007,Phys.Rev.B75,(R).[7].Roy,R.,2009,Phys.Rev.B79,;arXiv:cond-mat/.[8].Fu,L.andC.L.Kane,2007,Phys.Rev.B76,.[9].Xia,Y.,D.Qian,D.Hsieh,L.Wray,A.Pal,H.Lin,A.Bansil,D.Grauer,Y.S.Hor,R.J.CavaandM.Z.Hasan

6、,2009Nat.Phys.5,398.[10].ZhangH.,C.X.Liu,X.L.Qi,X.Dai,Z.FangandS.C.Zhang,2009,NaturePhysics5,438.[11].Hsieh,D.,Y.Xia,D.Qian,L.Wray,J.H.Dil,F.Meier,J.Osterwalder,L.Patthey,J.G.Checkelsky,N.P.Ong,A.V.Fedorov,H.Lin,A.Bansil,D.Grauer,Y.S.Hor,R.J.CavaandM.Z.Ha

7、san,2009b,Nature460,1101.1、计划进度阶段起止日期1选择课题，收集材料2010.1.5-2010.1.202阅读文献，整理材料2010.3.10-2010.4.203设定大纲，撰写论文2010.4.21-2010.5.1045指导教师：年月日教研室主任：年月日注：一式三份，学院（系）、指导教师、学生各一份河北师范大学本科生毕业论文（设计）开题报告书物理科学与信息工程学院物理学专业2010届学生姓名赵彦博论文（设计）题目简述一种新型的电子材料—拓扑绝缘体指导教师张迎涛专业职称副教授所

8、属教研室研究方向课题论证：绝缘态是物质最基本状态之一，最简单的绝缘体是原子绝缘体。20世纪基于量子力学而发展起来的能带理论为描述绝缘态物质中的电子结构提供了依据。在过去5年中，基于对自旋轨道耦合会导致拓扑绝缘现象的预言和观察，在凝聚态物理中出现了一个新的领域：拓扑绝缘体。与普通的绝缘体类似，它有一个大的能隙，把电子占据的高能带和未被电子占据的低能带分隔开了，但是，在它的表面（在二维状态下是边缘）有被时间反演对称性保护的电子态。