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gy_xmc2015銅蟲 (小有名氣)
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薛其坤綜述：量子反�；魻栃�(yīng) 已有1人參與
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薛其坤院士綜述文章：量子反�；魻栃�(yīng) http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/1/38.full http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201451018484312532998.shtm 早在1879年發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)是自然界最基本的電磁現(xiàn)象之一。一百多年來，物理學(xué)家在不同的材料中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種不同的霍爾效應(yīng)：如普通導(dǎo)體中的正常霍爾效應(yīng)，磁性材料中出現(xiàn)的反�；魻栃�(yīng)，半導(dǎo)體材料中的自旋霍爾效應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)不但大大豐富了霍爾效應(yīng)的內(nèi)涵，而且加深了人們對固體電子性質(zhì)的理解。20世紀80年代整數(shù)和分數(shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們開始利用數(shù)學(xué)中拓撲的概念用來理解物質(zhì)形態(tài)，為凝聚態(tài)物理帶來了巨大的概念突破，因此分別于1985年和1998年獲得諾貝爾物理獎，并發(fā)展成為凝聚態(tài)物理中的一個重要研究方向。 量子反常霍爾效應(yīng)是磁性材料中反�；魻栃�(yīng)的量子化版本，是一種不需要外磁場就可以實現(xiàn)的量子霍爾效應(yīng)。這種量子效應(yīng)不但是很多新奇拓撲量子現(xiàn)象實現(xiàn)的基礎(chǔ)，也是量子霍爾效應(yīng)能夠走向應(yīng)用的關(guān)鍵。從理論研究和實驗上實現(xiàn)量子反�；魻栃�(yīng)，是多年來凝聚態(tài)物理學(xué)家追求的目標。 量子反�；魻栃�(yīng)的實現(xiàn)為量子效應(yīng)的實際應(yīng)用開辟了一條道路。絕大部分量子效應(yīng)只有在在微觀尺度才能出現(xiàn)，因此其奇特的性質(zhì)很難在實際器件中得以應(yīng)用。量子霍爾效應(yīng)利用電子結(jié)構(gòu)的拓撲性質(zhì)使其邊緣態(tài)電子可以在宏觀尺度保持其量子力學(xué)特征，尤其是無能耗的性質(zhì)，這為量子器件的實現(xiàn)帶來了希望。然而由于傳統(tǒng)量子霍爾效應(yīng)需要強磁場、極低溫、高載流子遷移率樣品才能出現(xiàn)，因此很難真正得到應(yīng)用。量子反�；魻栃�(yīng)是一種不需要強磁場、高遷移率樣品，甚至原則上不需要低溫就可以出現(xiàn)的量子霍爾效應(yīng)，因此它有希望成為第一種在日常環(huán)境下（無磁場、大尺度、室溫）可以應(yīng)用的量子效應(yīng)。 由清華大學(xué)物理系薛其坤教授擔任通訊作者的綜述文章“量子反�；魻栃�(yīng)”已在National Science Review（NSR）2014年3月份的創(chuàng)刊號上發(fā)表。在此篇綜述中，薛其坤院士及其合作者從最基本的霍爾效應(yīng)開始，逐步介紹了各種霍爾效應(yīng)及其對應(yīng)的量子化效應(yīng)的實驗現(xiàn)象和物理內(nèi)涵，尤其著重闡釋了電子能帶結(jié)構(gòu)的拓撲性質(zhì)對幾種霍爾效應(yīng)中所起的關(guān)鍵作用。在此基礎(chǔ)上他們介紹了量子反�；魻栃�(yīng)的概念的提出歷史和理論發(fā)展。拓撲絕緣體是最終量子反�；魻栃�(yīng)最終得以實驗實現(xiàn)的基礎(chǔ)材料。這篇文章詳細介紹了拓撲絕緣體的概念和其在真實材料中的實現(xiàn)，以及在拓撲絕緣體薄膜中實現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)的條件。文章還詳細介紹了薛其坤院士所帶領(lǐng)的研究團隊如何結(jié)合分子束外延、掃描隧道顯微鏡、角分辨光電子能譜和輸運測量等多種研究手段的結(jié)合制備出高質(zhì)量的拓撲絕緣體薄膜，并通過能帶工程、化學(xué)勢調(diào)控、磁性摻雜等方式調(diào)控其電子能帶結(jié)構(gòu)、磁性和輸運性質(zhì)，最終實現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)。文章最后還對量子反�；魻栃�(yīng)的重要科學(xué)意義和應(yīng)用前景進行了闡述。 |
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2015-12-25 11:14:54, 1.14 M
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2樓2016-10-14 01:11:35
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