物理所预言硅烯中的量子自旋霍尔效应
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究员以及博士生刘铖铖、冯万祥采用第一性原理，系统地研究了硅烯的晶体结构、稳定性、能带拓扑和自旋轨道耦合打开的能隙，预言了在硅烯中可以实现量子自旋霍尔效应。 近几年来，拓扑绝缘体的研究在世界范围内飞速发展，并成为凝聚态物理研究中的一个热点领域。从电子能带结构上来说，拓扑绝缘的体电子态是有能隙的绝缘态；而它的表面（对三维体系）或者边缘（对二维体系）电子态则是零能隙有手性的金属态。这类拓扑绝缘态由材料的强自旋轨道耦合引起，具有时间反演对称性。拓扑绝缘体的重要性在于存在由时间反演不变对称性所保护的表面态。并且该表面态是由能带结构的内在拓扑性质所决定，不容易受到缺陷、杂质等外界环境的影响。量子自旋霍尔效应即二维的拓扑绝缘体最早由美国宾夕法尼亚大学的Kane和Mele在单层石墨烯样品中提出【Phys.Rev.Lett. 95, 226801(2005);......阅读全文
物理所预言硅烯中的量子自旋霍尔效应
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究员以及博士生刘铖铖、冯万祥采用第一性原理，系统地研究了硅烯的晶体结构、稳定性、能带拓扑和自旋轨道耦合打开的能隙，预言了在硅烯中可以实现量子自旋霍尔效应。 近几年来，拓扑绝缘体的研究在世界范围内飞速发展，并成为凝聚态物理研
中国科大等在二维材料拓扑态研究领域取得系列进展
中国科学技术大学教授乔振华课题组与国内外同行合作，在二维体系拓扑量子态的理论研究方面取得系列进展。相关成果发表在《自然-纳米技术》、《物理评论快报》和《物理学进展报告》上。 量子反常霍尔效应（即零磁场条件下量子霍尔效应）自石墨烯和拓扑绝缘体发现以来受到了凝聚态物理和材料科学领域的广泛关注，并且
物理所预言一种新类型的拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应
日前，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）孙庆丰和谢心澄研究员在铁磁石墨烯体系中预言了一种新类型的拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应【PRL，104,066805(2010)】。 近几年来，一种全新的量子物质态――拓扑绝缘体已蓬勃兴起。与传统的绝缘体比较，拓扑绝缘体有
磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应研究取得进展
图1：量子霍尔效应（左）与量子化反常霍尔效应（右）的比较示意图 最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室方忠、戴希研究组在无需外磁场的量子霍尔效应研究中取得重要进展。本工作发表在《科学》杂志上【R.Yu,et.al., Science, 3June2010
物理所预言新型二维大能隙拓扑绝缘体
众所周知，二维拓扑绝缘体的体内是绝缘的，而其边界是无能隙的金属导电态。且这种金属态中存在自旋－动量的锁定关系，相反自旋的电子向相反的方向运动，由于受到时间反演不变性的保护，它们之间的散射是禁止的，因此是自旋输运的理想“双向车道”高速公路，可用于新型低能耗高性能自旋电子器件。当前实验证实的二维拓扑
科学家发现极端情况下石墨烯可变身拓扑绝缘体
据美国麻省理工学院网站近日报道，该校科学家通过研究发现，在某些极端情况下，可将石墨烯转化为具有独特功能的拓扑绝缘体，有望为量子计算机的制造提供新思路。相关研究发表在本周出版的《自然》杂志上。 研究人员发现，将石墨烯薄片置于强度为35特斯拉磁场和比绝对零度高0.3摄氏度的低温环境中，可使石墨
二维锡烯拓扑材料研究取得进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授王兵和副教授赵爱迪研究团队与清华大学助理教授徐勇、教授段文晖以及美国斯坦福大学教授张首晟合作，成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯，并结合第一性原理计算证实了其存在拓扑能带反转及拓扑边界态。相关研究成果11月5日在线发表在《自然-材料》（N
二维锡烯拓扑材料研究取得进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授王兵和副教授赵爱迪研究团队与清华大学助理教授徐勇、教授段文晖以及美国斯坦福大学教授张首晟合作，成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯，并结合第一性原理计算证实了其存在拓扑能带反转及拓扑边界态。相关研究成果11月5日在线发表在《自然-材料》（Nat
石墨烯与硅烯中的量子反常霍尔效应研究获理论新突破
近日，中国科学技术大学教授乔振华研究组与校内外同行合作在预言石墨烯和硅烯中的量子反常霍尔效应方面取得新突破，研究成果发表在3月14日和21日的《物理评论快报》上。 通过与校内外同行合作，乔振华提出一种新的实验方案来实现量子反常霍尔效应：将石墨烯置于反铁磁绝缘体材料铁铋酸的铁磁面上，由于石墨
拓扑绝缘体内奇异量子效应室温下首现
科技日报北京10月27日电 （记者刘霞）据《自然·材料》杂志10月封面文章，美国科学家在研究一种铋基拓扑材料时，首次在室温下观察到了拓扑绝缘体内的独特量子效应，有望为下一代量子技术，如能效更高的自旋电子技术的发展奠定基础，也将加速更高效且更“绿色”量子材料的研发。 拓扑绝缘体是一种特殊的材料，内
中国科大团队在陈数可调量子反常霍尔效应研究新进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心国际量子功能材料设计中心与物理系教授乔振华研究组基于单层过渡金属氧化物发现了理论上陈数可调的量子反常霍尔效应。7月14日，相关研究成果发表在《物理评论快报》上。 量子霍尔效应是一种在外加强磁场下朗道能级量子化导致的无耗散的量子输运特性。然而，
我国学者发现陈数可调量子反常霍尔效应
记者18日从中国科学技术大学获悉，该校合肥微尺度物质科学国家研究中心乔振华教授研究组，基于单层过渡金属氧化物发现了理论上陈数可调的量子反常霍尔效应。该成果日前发表在物理类国际学术期刊《物理评论快报》上，并被选为当期封面。 量子霍尔效应是一种在外加强磁场下由于朗道能级量子化导致的无耗散的量子输运
物理所在大能隙二维拓扑绝缘体ZrTe5中观测到拓扑边界态
众所周知，二维拓扑绝缘体的体内是绝缘的，而其边界是无能隙的金属导电态。且这种金属态中存在自旋－动量的锁定关系，相反自旋的电子向相反的方向运动，由于受到时间反演不变性的保护，它们之间的散射是禁止的，因此是自旋输运的理想“双向车道”高速公路，可用于新型低能耗高性能自旋电子器件。当前实验已经确定具有量
Nature子刊：自旋极化STM等对量子材料中自旋流的原位探测
近日，北京大学量子材料科学中心韩伟研究员、谢心澄院士和日本理化学研究所Sadamichi Maekawa教授受邀在国际著名刊物 Nature Materials （《自然-材料》)撰写综述文章，介绍“自旋流-新颖量子材料的灵敏探针”这一新兴领域的前沿进展。 自旋电子学起源于巨磁阻效应的发现，在
拓扑绝缘体的实验研究获系列进展
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）表面物理国家重点实验室马旭村研究员领导的研究组与清华大学物理系薛其坤教授领导的研究组合作，在三维拓扑绝缘体薄膜的外延生长、电子结构及有限尺寸效应方面进行研究，取得一系列进展。 拓扑绝缘体是最近几年发现的一种新的物质形态。
英专家：量子反常霍尔效应预示新时代的来临
中国科学家从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，英国牛津大学专家对此发现予以高度评价，并指出这一成果预示着一个令人兴奋的新时代的来临。 牛津大学物理系讲师索斯藤·赫斯耶达尔说：“这一成果预示着一个令人兴奋的新时代的来临——对于基础物理学来说，观察到量子反常霍尔效应让研究新的量子系统成为可能;
物理所成功预言一类新拓扑绝缘体
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究组与美国橡树岭国家实验室的肖笛、张振宇研究组等合作，成功预言了一类新的拓扑绝缘体。 拓扑绝缘体作为一种新奇的量子物态，自问世以来就受到了广泛的关注。与普通绝缘体相比，拓扑绝缘体同时具有绝缘体和导体双重性，即在块
半导体所等在拓扑绝缘体研究中获进展
拓扑绝缘体是目前凝聚态物理的前沿热点问题之一。它具有独特的电子结构，它在体内能带存在能隙，表现出绝缘体的行为；表面或边界的能带是线性的无能隙的Dirac锥能谱，因而是金属态。这种量子物态展现出丰富而新奇的物性，如量子自旋霍尔效应、磁电耦合、量子反常霍尔效应等。由于这种新奇的物性源
拓扑量子计算的各种平台及最新进展
2021年9月22日，拓扑量子计算进展研讨会在北京举行。这次研讨会由中国科学院大学卡弗里理论科学研究所组织，由卡弗里所与中国科学院物理研究所共同举办。拓扑量子计算是利用拓扑材料中具有非阿贝尔统计的准粒子构筑量子比特、执行量子计算的研究方案。由于材料的拓扑稳定性，拓扑量子计算有望解决量子比特退相干
我国学者发现磁性拓扑绝缘体中的双分量反常霍尔效应
反常霍尔效应是磁性材料的基本输运性质之一。经过长达一百多年的研究，直至本世纪初物理学家们才认识到反常霍尔效应与电子能带的贝里曲率相关。近年来，磁性拓扑绝缘体中的自旋结构、贝里曲率和反常霍尔效应之间的关系受到了广泛的关注。一个重要的实验进展是在Cr、V等掺杂的(Bi,Sb)2Te3薄膜中观察到了量
Bi2Se3超薄膜中上下表面态间的屏蔽库仑耦合方面获进展
拓扑绝缘体由于具有受时间反演保护的拓扑表面态而展现出许多新奇特性，例如量子自旋霍尔效应、磁掺杂时的量子反常霍尔效应以及在拓扑/铁磁异质结中的非局域磁阻尼贡献等。这种拓扑表面态通常寄宿在样品表面约几个纳米左右的深度中，因此具有较大表面占比的超薄膜是放大这些新奇特性的理想体系。然而，随着厚度的减薄，
半导体所常凯研究员来固体所进行学术交流
10月23日，中科院半导体研究所常凯研究员应邀访问合肥物质科学研究院固体所，并作了题为“自旋轨道耦合系统的奇妙物性”的学术报告。 报告首先介绍了拓扑边缘态的起源，纳米尺度结构中的边缘态和性质，他重点介绍了在量子点中体系会出现类似回音壁形式的边缘态,以及电子在石墨烯材料制成的P
国科大等提出新的拓扑量子物态——二维外尔半准金属态
拓扑物态和二维磁性是当前凝聚态物理前沿研究中令人着迷的两大主题，两者结合是否会产生新的量子物态成为人们关注的重要科学问题。最近，中国科学院大学教授苏刚团队与新加坡科技设计大学教授杨声远团队合作回答了这一问题，他们首次提出了一种新的拓扑量子物态——“二维外尔半准金属态（2D Weyl half-s
半导体所在砷化镓/锗中拓扑相研究方面获重要发现
中国科学院半导体研究所常凯研究组提出利用表面极化电荷在传统常见半导体材料GaAs/Ge中实现拓扑绝缘体相。通过第一性原理计算和多带k.p理论成功地证明了GaAs/Ge极化电荷诱导的拓扑绝缘体相，这为拓扑绝缘体的器件应用又向前推进了一步。 拓扑绝缘体是目前凝聚态物理的前沿热点问题之一。它具有
清华大学王亚愚/张金松等Nature－Commun.
以拓扑绝缘体为代表的拓扑量子材料是近年来凝聚态物理的重要研究领域。由于非平庸的拓扑能带结构，拓扑绝缘体与真空的边界上会出现无能隙的金属性拓扑表面态。在二维非磁性拓扑绝缘体中，由于时间反演对称性的保护，这种拓扑表面态由一对自旋相反、运动方向相反的一维螺旋式边缘态 (helical edge sta
压电效应和拓扑量子相变
近期，美国宾夕法尼亚州立大学刘朝星教授课题组从理论上提出压电响应的突变可以表征一系列二维拓扑相变,从而第1次揭示了压电系数和拓扑相变间的关系。相关成果以“Piezoelectricity and Topological Quantum Phase Transitions in Two-Dime
天然双层石墨烯内发现新奇量子效应
由德国哥廷根大学领导的一个国际研究团队在最新一期《自然》杂志上发表论文称，他们在对天然双层石墨烯开展的高精度研究中，发现了新奇的量子效应，并从理论上对其进行了解释。这一系统制备简单，为载荷子和不同相之间的相互作用提供了新见解，有助于理解所涉及的过程，促进量子计算机的发展。 2004年，两位英国
强磁场磁力显微镜—调控拓扑绝缘体磁畴壁手性边界态
拓扑绝缘体，顾名思义是绝缘的，有趣的是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态，这是拓扑绝缘体的独特性质。近期，理论预测存在的拓扑绝缘体在实验上被证实存在于二维与三维材料中，引起了科研界的大量关注。通常二维电子气体系中存在着量子霍尔效应，实验中观测到了手性边界态存在于材料的边界。在三维体材料的拓扑绝缘体
《科学》：碲化铋可大大提高计算机芯片的运行速度
硅谷在不久的未来也许就要更名了，美国科学家已证实，碲化铋可大大提高计算机芯片的运行速度和工作效率。使用现有半导体技术，此种材料即可允许电子在室温条件下无能耗地在其表面运动，这将给芯片的运行速度带来飞跃，甚至可能会成为以自旋电子学为基础的下一代全新计算机技术的基石。 此项发现是美国能源部斯坦
物理所拓扑平带上的分数陈绝缘体理论研究取得进展
分数量子霍尔效应是凝聚态物理中的重要研究领域，其新奇现象表现为新形态的量子流体和带分数电荷的激发态。传统的分数量子霍尔效应一般考虑强外磁场、低温和连续介质的环境。其中普林斯顿的崔琦因为这方面的研究和其他科学家获得诺贝尔奖，物理所就有以崔琦命名的实验室。 从2011年开始，人们发