拓扑近藤绝缘体

拓扑近藤绝缘体自10年前被提出后,很快成为第一个被实验证实的强关联拓扑材料。文章回顾了拓扑近藤绝缘体六硼化钐中的重要实验结果,并进一步分析了该材料中的关键科学问题和对未来研究的展望。     

Kondo绝缘体CeNiSn的低温物性研究

对ＣｅＮｉＳｎ的多晶样品进行了磁化率ｘ（１．８－２０Ｋ），电阻率ρ（３－１００Ｋ），Ｈａｌｌ系数Ｒ（４．２－３２Ｋ）和低温比热（１．２－３０Ｋ）的测量，经Ｘ射线衍射分析，该样品为单相结构，磁化率Ｘ在较高温区（３０－２００Ｋ）遵循Ｃｕｒｉｅ－Ｗｅｉｓｓ定律，并可推定出Ｃｅ离子的价态是＋３价的，在３０Ｋ以下磁化率Ｘ明显地偏离该定律并急剧增大，显示出明显的Ｋｏｎｄｏ行为，在１５Ｋ以上，ρ（Ｔ）很好地符合     

Cu掺杂对Kondo绝缘体CeNiSn低温比热的影响

CeNiSn是一种很有趣的重费米子化合物,其基态为Kondo绝缘体.采用化学元素替代的方法研 究Cu掺杂对CeNiSn多晶样品低温比热的影响.在流动高纯氩气的保护下,用电弧炉制备了一 系列的多晶样品CeNi_1-xCu_xSn(x＝0,002,006,008).X射 线粉末衍射分析表明,制备出来的样品均为单相多晶.随着Cu掺杂量的增加,样品的晶格参 数增大.采用绝热热脉冲法测量样品的比热,结果表明随着Cu掺入量的增加,相应样品的低温比热也随之增大,能隙逐渐减小 关键词： 重费米子 Kondo绝缘体 CeNiSn 比热 反铁磁有序     

拓扑近藤绝缘体SmB6中的奇异电子性质

拓扑近藤绝缘体是一种本征的强关联拓扑电子体系,其体能隙来源于近藤关联效应。自2010年拓扑近藤绝缘体的理论概念被提出后,六硼化钐(SmB6) 作为第一种被预测为拓扑近藤绝缘体的材料在这十多年中被多种实验手段反复研究验证,被广泛接受认为是第一种拓扑近藤绝缘体。在这篇综述中,我们回顾了关于SmB6 的一些重要实验结果,比如电输运测量,角分辨光电子能谱(ARPES), 表面形貌分析(STM) 等,并论述了如何通过这些关键的实验证据证实SmB6 的拓扑近藤绝缘物相。同时,我们也展示了SmB6 这一关联电子体系的其他奇异物性,包括中间价态在表面和体内的分离现象,以及量子振荡发现的体振荡信号等等。这些性质表明我们对SmB6 这一材料的理解仍然不充分,其中还有更为丰富的物理值得挖掘。     

磁场引起的近藤单态退相干机制

磁场作为一个环境能够诱导近藤单态的退相干。我们采用格林函数方法,计算磁场下量子点耦合Aharonov-Bohm环系统的退相干特性,数值结果显示磁场引起的近藤单态的退相干是一个突然的过程。     

磁场引起的近藤单态退相干机制

磁场作为一个环境能够诱导近藤单态的退相干.我们采用格林函数方法,计算磁场下量子点耦合Aharonov-Bohm环系统的退相干特性,数值结果显示磁场引起的近藤单态的退相干是一个突然的过程.     

磁场中的拓扑绝缘体边缘态性质

用数值方法研究了拓扑绝缘体薄膜体系在外加垂直磁场 作用下其边缘态的性质. 磁场的加入通过耦合k+eA, 即Peierls势替换关系和 该作用导致的Zeeman交换场体现在哈密顿量中. 考虑窄条圆环状结构的二维InAs/GaSb/AlSb薄膜量子阱材料, 当其处于拓扑非平庸状态, 即量子自旋霍尔态时, 会出现受时间反演对称性保护的两支简并边缘态, 而在垂直磁场的作用下, 时间反演对称性被破坏, 这时能带将形成一条条的朗道能级, 原来简并的两支边缘态也会分开到朗道能级谱线的两侧, 从电子态密度的空间分布情况则可以看到边缘态分别局域在材料的两个边界. 随着磁场的增大, 位于同一边界上的不同 自旋极化的边缘态将出现分离: 一支仍然局域在边缘, 另一支则随外加磁场的增加而有逐渐演化到材料内部的趋势. 文中还计算了同一边界上的两支边缘态之间的散射, 结果表明由于两个边缘态在空间发生分离, 相互之间的散射被很大的压制, 得到了其散射随磁场增加没有明显变化的结论, 所以磁场并不会增强散射过程, 也没有破坏体拓扑材料的性质, 说明了量子自旋霍尔态在没有时间反演对称的情况下也可以有较强的稳定性.     

有趣的近藤效应

寻找物质新态是凝聚态物理的重要前沿课题,也是科学家同行们激烈竞争的大舞台。近年来,随着科学技术的飞速发展,诸如拓扑超导态、拓扑绝缘态、外尔半金属态等一系列新物质寻找物质新态是凝聚态物理的重要前沿课题,也是科学家同行们激烈竞争的大舞台。近年来,随着科学技术的飞速发展,诸如拓扑超导态、拓扑绝缘态、外尔半金属态等一系列新物质态不断在实验中被观测到。金、铜、银等正常金属的电子基态称为费米液体态,其特征为电阻率(ρ_xx) 随温度(T)以T²方式趋于饱和。当金属自由电子屏蔽局域磁性杂质时,就会发生有趣的单通道近藤效应(Kondo effect),电阻率以－lnT方式随温度下降反常增大。当两个自旋简并的自由电子(各自带有自旋1/2)完全平等地竞争同一个自旋1/2 的磁性杂质的“屏蔽权”时,一种新的非费米液体态——双通道近藤效应(Two-channel Kondo effect)便发生了,电阻率开始以T^1/2方式增加,如图1(b)所示。自1980 年对双通道近藤效应的理论预言以来,凝聚态领域的科学家在重费米子超导体、半导体量子点、拓扑近藤绝缘体、碳纳米管和谷电子学材料等多种物质家族积极开展研究,试图寻得有关双通道近藤效应的蛛丝马迹。目前,已有自旋近藤效应、电荷近藤效应、拓扑近藤效应、轨道近藤效应等多种版本的双通道近藤效应先后被提出来。     

量子点中的近藤效应

大块稀磁合金的电阻作为温度的函数在低温下具有一个极小值．１９６４年，近藤从理论上阐明了磁性杂质对传导电子的散射几率随温度下降而增大的起因，“近藤效应”因此而得名．然而，对于量子点，其中与磁性相关的低温输运行为（近藤效应）却表现出许多新特点．在ＧａＡｓ...     

吸附位置对分子近藤效应的影响

文章报道了利用低温扫描隧道显微镜观察到磁性分子酞菁铁（iron phthalocyanine, FePc）在金属表面Au(111)上的近藤效应（Kondo effect）.从实验上观察到两种由近藤效应引起的不同的Fano共振现象.通过理论模拟和分析,文章作者发现这两种Fano共振分别对应于不同的分子吸附位置.吸附位置不仅影响Fano共振的线型,而且还影响自旋电子的耦合强度,是调控金属表面磁性杂质自旋态的重要途径.     

吸附位置对分子近藤效应的影响

文章报道了利用低温扫描隧道显微镜观察到磁性分子酞菁铁(iron phthalocyanine,FePc)在金属表面Au(111)上的近藤效应(Kondo effect).从实验上观察到两种由近藤效应引起的不同的Fano共振现象.通过理论模拟和分析,文章作者发现这两种Fano共振分别对应于不同的分子吸附位置.吸附位置不仅影响Fano共振的线型,而且还影响自旋电子的耦合强度,是调控金属表面磁性杂质自旋态的重要途径.     

拓朴绝缘体研究的新进展

美国普林斯顿大学的一个研究组于2010年7月15日在《自然》（Nature466，343～34615 July 2010）杂志上面发表题为《拓扑表面态穿越表面障碍》（ Transmission of topological surface states through surface barriers）的文章．在文章中他们用可靠的实验数据给出了拓扑表面态穿越单晶锑材料原子尺度阶梯状表面障碍的传播规律，为研究拓扑绝缘材料的性质做出了重要的贡献．     

在绝缘体中的库珀对

通过晶体微弱作用所形成的电子对称为库珀对，它在超导现象中起着主导的作用．但现在已观察到库珀对不仅可存在于超导体内，同时也可以存在于绝缘体内．这个实验是由美国布朗大学的I．Volles等科学家们完成的．     

交变磁场下法拉第效应研究

介绍了交变法拉第效应的磁光调制测量原理和方法，分析了亚铁磁材料法拉第Ｆｒａｄａｙ效应和磁光调制深度与交变磁场频率间的关系，证明了交变法拉第旋转幅值θ０的实部θ０小于静磁场下的θ＇ｓ，而虚部θ＇＇０大于θ＇＇ｓ，理论和实验结果相吻合，由此得出结论，采用具有磁圆二向色性的磁光材料做成的调制器不可能达到彻底的开关状态。     

脉冲激光对绝缘体上硅材料的损伤机理研究

绝缘体上硅(SOI)材料的激光损伤特性研究对基于该材料的光学器件在激光环境中的应用具有重要价值。本文使用1064 nm脉冲激光对SOI材料进行了辐照实验,在脉冲宽度分别为190 ps和280μs的条件下,测得的损伤阈值能量密度分别为2.5 J/cm2和19.8 J/cm2,SOI材料表面的激光损伤模式也存在明显差别。根据实验结果,利用ANSYS软件的热分析模块,采用有限元方法数值模拟了激光辐照结束后SOI材料内部的温度场分布,并结合损伤形貌的观测对SOI材料的激光损伤机制进行了讨论。     

脉冲磁场下超导体的失超磁场

用脉冲磁场测量了Nb_3Sn螺旋形样品和U形样品的失超电压,发现在失超电压出现前均存在干扰电压信号。根据对这种干扰信号或因的分析和理论计算,找到了这种干扰信号的来源,对螺旋形样品主要是样品的温升;对U形样品则是外磁场变化所产生的感应。通过理论分析找出了确定失超磁场的方法。     

近藤共振电子结构的蜃影

海市蜃楼现象源于光在非均匀媒质内部被连续不断地折射 .如果地面上方的空气密度随高度的增加而减小 ,并形成稳定的分布 ,那么原本位于前方的景物看起来会上移 ,形成“空中楼阁” ,即所谓“上蜃” .蜃景的形成完全可以从光的经典波动性质得到解释 .不仅光 ,声波也可能聚焦投影成像 .一个人在天坛回音壁内的某个位置击掌 ,另一个人所听到的信号将依赖于他所处的位置 :可能听到一声 ,两声 ,甚至三声 ;也可能什么都听不到 .这里的机制比海市蜃楼的形成要复杂一些 ,不仅要考虑回音壁对声波的反射 ,而且需要计算从回音壁不同位置反射的分波的相干…     

拓扑绝缘体表面态的STM研究

文章主要介绍了利用扫描隧道显微镜对拓扑绝缘体表面态进行的一系列研究工作,包括拓扑绝缘体表面态的电子驻波以及拓扑表面态的朗道量子化现象.这些工作对于拓扑绝缘体基本性质的确立以及深入理解具有十分重要的意义.     

绝缘体表面静电火花放电能量的研究

许多年来国外对静电火花引爆易燃气体问题进行了广泛的研究．１９５１年Ｂ．Ｌｅｗｉｓ和Ｇ、ＶｏｎＥｌｂｅ［１］测定了各种易燃气体的最小点燃能量,方法是将电容器充电后进行火花放电（以后简称电容火花）来点燃气体．但电容火花与绝缘体的静电放电火花（以后简称绝缘体火花）的性质不同,因此两种火花对同一气体的最小点燃能量也会不同．１９６５年Ｎ．Ｇｉｂｓｏｎ和Ｆ．Ｃ．Ｌｌｏｙｄ［２］标定了煤气、甲烷、?...