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量子反常霍尔磁性薄膜/超导异质结制备及手性拓扑超导性能研究

批准号:
52073075
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵维巍
依托单位:
学科分类:
新概念材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵维巍

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
能承载马约拉纳费米子的材料,将有效保护脆弱的量子态不受侵害,被认为是实现未来拓扑量子计算的材料载体,因此具有重大的科学意义和巨大的应用前景。将分别具有超导/量子反常霍尔态的材料做成异质结结构,将超导中的电子对引入到量子反常霍尔效应手性拓扑边态中,即可实现手性拓扑超导电性,并能承载马约拉纳费米子。本项目利用申请人及合作者具有多年研究超导薄膜和量子反常霍尔态磁性薄膜的经验,将利用具有多种图案结构掩膜的分子束外延设备,制备原子级平整且晶格匹配的量子反常霍尔效应/超导异质结以及量子反常霍尔效应/绝缘层/超导异质结,实现欧姆接触和非欧姆接触两种低杂质态的干净界面异质结系列样品。通过构建该样品体系,可以研究各种界面条件影响实现半整数量子化电导和一维手性马约拉纳费米子模的影响因素和规律。深入研究承载一维手性马约拉纳费米子膜的材料体系具有重要的科学意义。
英文摘要
Materials that can carry Majorana Fermion will effectively protect the fragile quantum states. Thus they are considered as the basic materials for realizing future high-performance topological quantum computing. Therefore, this field has great scientific significance and application prospects. It was predicted that the chiral Majorana fermion can be realized by introducing the cooper pairs of the superconducting materials into the chiral topological edge states of the quantum anomalous Hall effect. In past years, the applicant has studied superconducting thin films and quantum anomalous Hall effect magnetic films(QAHEMF). In this project, the QAHEMF/superconductor heterojunction and QAHEMF/barrier/superconductor heterojunction films with atomic-smooth lattice-matching interface will be in-situ fabricated by molecular beam epitaxy (MBE) technology to achieve chiral topological superconductivity(CTS). Several kinds of masks were set onto the MBE equipment and then were used to fabricate QAHEMF and superconducting films respectively. So we can design and fabricate the structure of two kinds of materials with two different patterns such as QAHEMF/CTS/QAHEMF structure, and then the transport signal and the relationship between the half quantum conductivity and the one-dimensional chiral Majorana Fermion can be studied. This study on chiral Majorana Fermion by achieving higher quality CTS samples has great scientific significance.
本项目围绕量子反常霍尔磁性薄膜/超导异质结制备及手性拓扑超导性能展开研究。在材料制备方面,团队成功制备出高质量的量子反常霍尔效应薄膜,精确控制各元素蒸发温度,从相关测试结果判断晶体质量高,薄膜呈现出理想形态,输运测试标志其进入“量子态”。同时,对非中心对称超导体、新型钴基超导体、范德瓦尔斯超导体以及异质结结构等也展开深入研究,揭示了丰富的电子结构和拓扑性质。在器件应用探索中,制备出量子反常霍尔绝缘体忆阻器,展现出优异性能。此外,还在离子液体双电层调控高温超导、超导/半导体复合量子器件以及离子液体在拓扑超导体的应用等方面取得进展。.学术成果丰硕,发表 SCI 学术论文21篇,其中国际化合作与国际知名教授合作发表4篇,申请国家发明专利4项,成功培养10名优秀研究生。这些成果深入揭示了几种量子材料的电子结构和拓扑性质,为深入了解量子反常霍尔磁性薄膜/超导异质结制备及手性拓扑超导性能规律提供新视角。同时,为量子器件设计和制备提供关键材料基础与技术支持,促进量子信息技术与材料科学交叉融合。
量子反常霍尔磁性薄膜/超导异质结制备及手性拓扑超导性能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    赵维巍
  • 依托单位:
国内基金
海外基金