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，拓扑绝缘体有许多相似之处，但具有完全不同的“拓扑”性质。拓扑绝缘体的块材是有能隙的绝缘体，但其表面或边界态是无能隙的金属态。这种金属边界态的存在完全由块材能带的全局性质（拓扑序）所决定。更重要的是，这种金属边界态受时间反演不变性保护，因而具有很强的抗外界干扰能力。即使体系中存在一定的缺陷、杂质或其它退相干因素，边界态还能很好保持。由强磁场引起的量子霍尔效应是最早被发现的拓扑绝缘体。最近人们在一些有自旋－轨道耦合的材料中发现另一类拓扑绝缘体。这类拓扑绝缘体是由内在的自旋轨道耦合,结合特殊的能带结构所引起的，是材料的固有性质；这类体系具有时间反演对称......阅读全文
物理所强关联拓扑绝缘体电子结构研究取得进展
拓扑绝缘体是近年来凝聚态物理的研究热点之一。这类材料不同于传统的“金属”和“绝缘体”，其体内部为有能隙的绝缘态，其表面则是无能隙的金属态。这种金属表面态是由其内在电子结构拓扑性质决定的，受时间反演不变性的保护，因而受缺陷、杂质等外界影响较小。目前，理论上预言的拓扑绝缘体都是半导体材料，电子间的关
超高压下半导体材料可变身拓扑绝缘体
一个由中国吉林大学、美国华盛顿卡内基研究所等单位研究人员组成的国际小组合作，通过对一种半导体施加压力，将其转变成了“拓扑绝缘体”(TI)。这是首次用压力逐渐“调节”一种材料，让它变成了拓扑绝缘状态，也为先进电子学应用领域寻找TI材料开辟了新途径。相关论文在线发表于《物理评论快报》上。 拓扑
上海微系统所揭示拓扑绝缘体的铁磁性形成机理
近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导实验室原位电子结构方向组，通过使用基于同步辐射光源的软X射线磁性圆二色性能谱和光电子能谱，结合第一性原理计算，首次揭示了具有量子反常霍尔效应的铁磁性拓扑绝缘体中的铁磁性形成机理。该项研究成果为寻找具有更高温度的量子反常霍尔体系、研发新一代超低能耗量子
拓扑绝缘体常温常压下表面态行为研究取得进展
不同于传统意义上的“金属”或“绝缘体”，拓扑绝缘体代表一种全新的量子物态：它的体态是有能隙的半导体/绝缘体，表面则表现为没有能隙的金属态。这种完全由材料体态电子结构的拓扑性质所决定的表面态，由于受到对称性的保护，基本不受杂质或无序的影响，因此非常稳定。拓扑绝缘体的研究对探索和发现新的量子现象，以
我国学者发现基于磁性绝缘体的磁子阀效应
面向后摩尔时代的信息存储与逻辑运算需求，自旋电子器件在开发下一代具有更小单元尺寸、非易失性、低功耗和高速度的微电子器件中提供了具有广阔前景的发展方向。其中，自旋阀是各类自旋电子器件的核心单元，自旋阀通常包括两层铁磁金属和非磁中间层构成的三明治核心结构，由于自旋极化电子在两铁磁层间的输运，从而使器
拓扑绝缘体中电流的高效转换机制被发现
意大利国家研究委员会微电子与微系统研究所（CNR-IMM）开展了一项研究，发现在硅衬底上拓扑生长的绝缘体——碲化锑（Sb2Te3）中，纯自旋电流和“传统”电流之间的转换效率很高。相关成果发表在《Advanced Functional Materials》《Advanced Materials I
Science：磁性拓扑绝缘体畴壁上的量子化手性边缘传导
对畴壁（DW）构型和运动的控制可以实现磁性和介电材料在微小外部磁场下的非易失响应。东京大学K. Yasuda和Y. Tokura（共同通讯作者）利用磁力显微镜尖端设计并制造出在量子反常霍尔态中的磁畴，通过运输测量证明了沿指定DW手性一维边缘传导现象的存在。研究结果可促进低功耗的自旋电子器件的实现
物理所等发现拓扑绝缘体电子退相干新机制
固态系统的量子输运性质与电子的波动性密切相关。在低温下，电子波能在很长距离上保持相干性，波的干涉带来了丰富多彩的介观物理效应，如Aharonov-Bohm效应、Altshuler-Aronov-Spivak效应、普适电导涨落和弱局域化效应等。研究材料中的电子的退相干机制不仅有助于深入理解量子输运
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
拓扑晶态绝缘体碲化锡纳米线研究获得新进展
拓扑绝缘体(Topological Insulator)是一种新奇的物质状态，它的体相是绝缘态而表面却是零带隙的金属态。尤其它的表面是受拓扑保护的导电态，不受非磁性杂质和晶体缺陷的干扰，因而在无损耗的量子计算和新奇的自旋电子器件等领域具有重要的应用价值。时间反演对称性保护的三维拓扑绝缘体如B
高压诱导拓扑绝缘体碲化铋超导性研究取得新进展
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）超导国家重点实验室赵忠贤院士、孙力玲研究员及博士研究生张超等与周兴江研究员及博士生陈朝宇合作，利用自主研制的先进的低温－高压－磁场综合测量系统，对拓扑绝缘体Bi2Te3单晶进行了系统的研究。通过高压原位磁阻和交流磁化率的双重测
半导体所等在拓扑激子绝缘体相研究中取得进展
上世纪60年代，诺贝尔奖获得者Mott提出激子绝缘相，Mott提出考虑库仑屏蔽效应，在半金属体系中电子-空穴配对而形成激子，可能会导致体系失稳，从而在半金属费米面处打开能隙，形成激子绝缘体状态。但迄今为止，实验上观测激子绝缘体相是一个尚未完全解决的关键科学问题。激子绝缘体相存在及其玻色-爱因斯坦
首次在磁性拓扑绝缘体中观测到清晰的拓扑表面态
近十几年来，拓扑绝缘体已经成为凝聚态物理领域的一个重要研究方向。对于Z2拓扑绝缘体，其拓扑性质受到时间反演对称性的保护。如果将Z2拓扑绝缘体的时间反演对称性破坏，会形成一类新的拓扑态，即磁性拓扑绝缘体。磁性拓扑绝缘体可以表现出一系列新奇的物理性质，例如量子反常霍尔效应、手性马约拉纳费米子、轴子绝
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
物理所Kondo金属与亚铁磁绝缘体研究取得新进展
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室刘伍明研究组在几何阻挫系统中的量子相变研究中取得进展。他们利用原胞动力学平均场方法结合连续时间蒙特卡洛方法，研究了在非均匀性三角kagome格子中金属-绝缘体相变与磁性相变，获得了三角kagome格子随相互作用、温度、非均匀性变化的详细相
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
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
硫族化合物三维拓扑绝缘体高压研究获进展
拓扑绝缘体是当前凝聚态物理研究的重要量子材料之一。理想的拓扑绝缘体体内为绝缘态，而表面为金属态，表面电子态受轨道-自旋相互作用和时间反演对称性的保护。由于具有M2X3（M通常为五族金属元素Bi或Sb，X为六族非金属元素Te、Se或S）化学组成的硫族化合物的原子具有相近的电负性，同时又具有斜方六面
研究发现绝缘体表面光催化重整甲醇制氢反应
12月15日，中科院大连化物所洁净能源国家实验室太阳能研究部李灿院士和李仁贵博士等人在光催化水分解制氢反应研究中发现，以典型的甲醇溶液作为反应溶液，用传统的石英反应器，在高压汞灯作为光源（激发光能量远小于石英的带隙）的情况下，在没有加入任何半导体光催化剂的情况下，反应体系生成
中美科学家在光滑基座上种植出两类拓扑绝缘体
据物理学家组织网10月14日报道，中美科学家携手合作，为未来的电子设备研发出一类名为拓扑绝缘体(TI)的电导体。该研究团队报告称，他们在一个超高真空腔内，分别在砷化镓(GaAs)粗糙和光滑的表面，种植出了两类拓扑绝缘体材料，并对它们输送电子的能力进行了评估。相关研究发表在最新一期的美国
中美合作团队在光滑基座上种植出两类拓扑绝缘体
据物理学家组织网10月14日报道，中美科学家携手合作，为未来的电子设备研发出一类名为拓扑绝缘体(TI)的电导体。该研究团队报告称，他们在一个超高真空腔内，分别在砷化镓(GaAs)粗糙和光滑的表面，种植出了两类拓扑绝缘体材料，并对它们输送电子的能力进行了评估。相关研究发表在最新一期的美国物理联合会
上海微系统所锗辅助绝缘体上石墨烯材料生长研究获进展
近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI(绝缘体上硅)材料与器件课题组在绝缘体衬底上直接制备石墨烯研究方面取得新进展。制备绝缘体上石墨烯是推动石墨烯在微电子领域应用的重要基础条件，针对这一需求，SOI材料与器件课题组的研究人员使用锗薄膜做催化剂，通过化学气相沉积
中国科大揭示二维层状拓扑绝缘体材料的螺旋生长机理
最近，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室和化学与材料科学学院教授曾杰研究组在拓扑绝缘体二维层状纳米材料Bi2Se3的结构设计、合成与生长机理研究方面取得新进展。研究人员对Bi2Se3晶体的成核及生长进行了动力学调控，通过引入螺旋位错首次实现了二维层状材料的螺旋生长，将材料由分立的层状转变成
张首晟谈拓扑绝缘体：将信息社会带向更高层次
美籍华人物理学家张首晟3月20日晚在日内瓦接受新华社记者专访时说，内部绝缘、表面却导电的拓扑绝缘体将来有望在信息行业中得到重要应用，帮助信息行业克服发展瓶颈，并有可能将信息社会带到更高层次。 20日晚，张首晟与同事查尔斯·卡内、劳伦斯·莫兰坎普因拓扑绝缘体理论预言及实验发现在日内瓦获
科学家在半金属激子绝缘体相变研究中取得新进展
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心张昌锦课题组博士王景荣和中国科学技术大学刘国柱课题组合作在半金属-激子绝缘体相变的研究中取得新进展。相关工作以Excitonic pairing and insulating transition in two-dimensional semi-D
铁磁金属/拓扑绝缘体异质结中自旋流电荷流转换效率
自旋流的产生、操作和探测是自旋电子学研究的最基本问题，其中一个关键目标是在室温以上实现电荷流-自旋流的高效转换。电荷流-自旋流转换效率与材料中的自旋-轨道耦合密切相关，通过逆自旋霍尔效应（Inverse Spin Hall effect）和逆埃德尔施泰因效应（Inverse Edelstein
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
铁磁绝缘体中磁子输运性质的全电学方法研究获进展
磁性存储和磁逻辑等自旋电子学器件的核心在于自旋信息的传递，特别是自旋信息的产生、操控和探测是自旋电子学领域的一个基本问题。现有的自旋电子学中自旋信息主要依赖金属中的传导电子，一个非常有趣的问题是，是否有其他粒子甚至是准粒子可以作为自旋信息的载体？作为铁磁体中低能激发态的准粒子——磁子，是一种玻色
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
在绝缘体和超导体之间完美切换，紫铜可作量子设备理想“开关”
量子科学家发现了一种罕见的现象，这种现象可能是在量子设备中创造一个在绝缘体和超导体之间切换的“完美开关”的关键。这项由英国布里斯托尔大学领导并发表在新一期《科学》杂志上的研究发现，紫铜中存在这两种相反的电子态。 在热或光等小刺激的推动下，材料中的微小变化可能会引发从零电导率的绝缘状态到无限电导