ナノスケールサイズのトポロジカル絶縁体の電子構造と電気伝導性に関する理論研究

纳米拓扑绝缘体电子结构与电导率理论研究

• 批准号: 11F01373
• 负责人: ベロスルドブ ロディオン (2013)
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01373/
• 关键词: トポロジカル絶縁体; 第一原理計算; ハバード模型; Bi2Se3薄膜; ナノ構造体; 電子伝導特性; バンド交叉; 外部圧力; トポロジカル量子現象; 密度汎関数理論; スピン軌道相互作用; スピン軌道結合; バンドギャップ; 電子構造; スピントロニクス

一定のエネルギーギャップをもつトポロジカル絶縁体に分類される物質はエッジ、界面、表面は金属の性質を示す。2008年に最初にこの物性を示す系はBixSb1-x系で報告された。それ以降、Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3でも同様の報告がある。トポロジカル絶縁体は非縮退状態の表面状態を持つため、散逸の無い電子デバイスやスピントロニクスへの応用が考えられている。Bi2Te3は性能指数ZTがほぼ1であることが知られていることから、熱電材料として有望な系と考えられる。薄膜状のトポロジカル・インシュレーターの電子的振る舞いを理解するため、1から9層のBi2Se3薄膜の電子状態の層数依存性を検討した。3層以上では、バルクと同様のバンドギャップ値を持ち、表面に伝導状態が見られた。それより薄い場合には半導体的性質を示した。これらの状態は2つの表面の電子状態の混成によって起こる。対称で支持基板等のないBi2Se3薄膜のスピン分極表面は、反対側の表面の逆方向スピン成分と結合し、同一量子数宇のバンドクロシングを避けてディラック点での混成ギャップを形成する。外部からの圧力は、鏡映対称性保持の仮定の下で岩塩構造のIV-VI系半導体カルコゲナイド(PbTe、PbSe)に対してトポロジカル相転移を誘起する。今回の研究結果から、鉛カルコゲナイトの基本バンドギャップは外圧によって減少し、特定の圧力で消滅し、その後、反転バンドとなることが判明した。FCC構造が維持される限り、このバンド反転は金属的表面状態を引き起こす。

The classification of certain materials, such as metals, interfaces and surfaces, is described in detail. In 2008, the initial physical properties of BixSb1-x system were reported. Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3 are the same. The surface state of the insulating material is not in the retracted state, and the electron emission is not in the retracted state. Bi2Te3 performance index ZT To understand the electronic vibration of thin film Bi2Se3 thin film, the dependence of electronic state of Bi2Se3 thin film on layer number is discussed. More than 3 layers, the same as the original, the surface conduction state can be seen. The properties of semiconductors are shown in thin cases. The electronic state of the surface of the surface is mixed. Bi2Se3 thin film on the opposite side of the polar surface of the support substrate, etc. Under the condition that the external pressure and mirror symmetry are kept constant, the phase shift of IV-VI semiconductor structure (PbTe, PbSe) is induced. The results of this study show that the basic conditions of the pressure reduction, the specific pressure elimination, and the reverse pressure reduction are the main reasons for this. FCC structure is maintained at the limit of the surface state of the metal.

项目成果

Correlation between entanglement and spin density in nitrogen-vacancy center of diamond

金刚石氮空位中心纠缠与自旋密度的相关性

• DOI: 10.1140/epjd/e2011-20335-5
• 发表时间: 2011
• 期刊: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL D
• 影响因子: 1.8
• 作者: Babamoradi;M (Babamoradi;M.); Saani;MH (Saani;M.Heidari); Ranjbar;A (Ranjbar;A.); Vesaghi;MA (Vesaghi;M.A.); Kawazoe;Y (Kawazoe;Y.)
• 通讯作者: Y.)

Effect of lattice relaxation on spin density of nitrogen-vacancy centers in diamond and oscillator strength calculations

• DOI: 10.1140/epjb/e2011-20370-0
• 发表时间: 2011-11
• 期刊: The European Physical Journal B
• 作者: M. Babamoradi;M. Heidari Saani;A. Ranjbar;M. Vesaghi;Y. Kawazoe