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人造拓扑超导体与Majorana费米子的研究
结题报告
批准号:
11634009
项目类别:
重点项目
资助金额:
310.0 万元
负责人:
贾金锋
依托单位:
学科分类:
A2004.凝聚态物质电子结构
结题年份:
2021
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈平平、陈宇林、巫艳、王观勇、杨心怡、朱朕、秦晋、刘建宇、孙昊桦
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中文摘要
1937年,物理学家马约拉纳预言自然界中可能存在一类特殊的费米子,它与其反粒子相同,人们将其称为Majorana费米子。Majorana费米子因其服从非阿贝尔统计规律,在拓扑量子计算方面有重大的应用前景,它的重要意义涵盖了基础研究、实际应用到前沿探索的各个方面,已成为目前凝聚态物理研究的一个热点。我们在世界上率先制备了拓扑绝缘体/超导体异质结,并证明该体系是具有拓扑超导性质,又在其中观察到了Majorna费米子存在的迹象。本项目将在此基础上集中力量在人造拓扑超导体中寻找Majorana费米子存在的实验证据。我们将在已经证实的拓扑超导体——拓扑绝缘体/超导体异质结中用极低温STM、自旋极化STM以及磁电极输运来进行研究,还将探索新的拓扑体系,如HgTe薄膜等,并开展Majorana费米子的研究。争取从实验上证明Majorana费米子的存在,并对其进行可能的操控,为拓扑量子计算奠定基础。
英文摘要
In 1937, Dr. Majorana proposed a special fermion, which is the same as its antiparticle, and is called "Majorana fermion(MF)”. MFs obey non-Abelian statistics, and thus can be used for topological quantum computation. MFs have been intensively studied in recent years for their importance to both fundamental science and potential applications. For the first time, we fabricated topological insulator/superconductor hetero-structure, proved it is an artificial topological superconductor, and found some singnatures of MFs. On this basis, we will focus on.the experimental evidences of MFs in this project. We will studied the artificial topological superconductor by ultra low temperature STM, spin polarized STM and transport measurments with magnetic electrodes. Also, we will explore the new topological materials, like HgTe films and try to find MFs and manipulate them for quantum computing.
Majorana费米子因其服从非阿贝尔统计规律,在拓扑量子计算方面有重大的应用前景,它的重要意义涵盖了基础研究、实际应用到前沿探索的各个方面,已成为目前凝聚态物理研究的一个热点。本项目将制备更多、更理想的拓扑超导体系,在已经证实的拓扑超导体——拓扑绝缘体/超导体异质结中用极低温STM、自旋极化STM以及磁电极输运来进行研究,寻找更多Majorana费米子存在的实验证据。经过多年的努力,我们制备出了两种新的拓扑超导体系:铋衬底上的锡烯和拓扑晶体绝缘体/超导体异质结(SnTe/Pb)。在SnTe/Pb体系中,我们观察到了Majorana费米子存在的明确证据。理论研究表明,该体系的vortex中存在多个受对称性保护的Majorana费米子。利用外加水平磁场破坏这种对称性,我们还观察到了可控的Majorana费米子湮灭现象。此外,我们还制备了高质量的HgTe薄膜,并进行了ARPES和输运研究。.在该项目的资助下,共发表SCI论文70多篇,包括Science 2篇,PRL 5篇, PRX 1篇, Nature com. 5篇,Science Advances 1篇,非常好地完成了项目的研究任务。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1088/0256-307x/35/2/026802
发表时间:2018
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Yang Xin-Yi;Wang Guan-Yong;Zhao Chen-Xiao;Zhu Zhen;Dong Lu;Li Ai-Min;Lv Yang-Yang;Yao Shu-Hua;Chen Yan-Bin;Guan Dan-Dan;Li Yao-Yi;Zheng Hao;Qian Dong;Liu Canhua;Chen Yu-Lin;Jia Jin-Feng
通讯作者:Jia Jin-Feng
Persistent surface states with diminishing gap in MnBi2Te4/Bi2Te3 superlattice antiferromagnetic topological insulator
MnBi2Te4/Bi2Te3 超晶格反铁磁拓扑绝缘体中间隙递减的持久表面态
DOI:10.1016/j.scib.2020.07.032
发表时间:2020
期刊:Science Bulletin
影响因子:18.9
作者:Xu Lixuan;Mao Yuanhao;Wang Hongyuan;Li Jiaheng;Chen Yujie;Xia Yunyouyou;Li Yiwei;Pei Ding;Zhang Jing;Zheng Huijun;Huang Kui;Zhang Chaofan;Cui Shengtao;Liang Aiji;Xia Wei;Su Hao;Jung Sungwon;Cacho Cephise;Wang Meixiao;Li Gang;Xu Yong;Guo Yanfeng;Yang Lexia
通讯作者:Yang Lexia
Topological superconductivity in a Bi2Te3/NbSe2 heterostructure: A review
Bi2Te3/NbSe2 异质结构中的拓扑超导:综述
DOI:10.1088/1674-1056/28/6/067403
发表时间:2019-06
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Zheng Hao;Jia Jin-Feng
通讯作者:Jia Jin-Feng
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:刘建宇;孙昊桦;管丹丹;李耀义;王世勇;刘灿华;郑浩;贾金锋
通讯作者:贾金锋
DOI:10.1021/acs.nanolett.7b00365
发表时间:2017
期刊:Nano Letters
影响因子:10.8
作者:Sun Hao-Hua;Wang Mei-Xiao;Zhu Fengfeng;Wang Guan-Yong;Ma Hai-Yang;Xu Zhu-An;Liao Qing;Lu Yunhao;Gao Chun-Lei;Li Yao-Yi;Liu Canhua;Qian Dong;Guan D;an;Jia Jin-Feng
通讯作者:Jia Jin-Feng
第十七届半导体界面国际会议
  • 批准号:
    11942406
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    8万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    贾金锋
  • 依托单位:
液氮温区FeSe界面超导体的探索
  • 批准号:
    91421312
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    300.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    贾金锋
  • 依托单位:
拓扑绝缘体的研究
  • 批准号:
    91221302
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    400.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    贾金锋
  • 依托单位:
低温强磁场超高真空原位微区输运测量系统的研制
  • 批准号:
    11227404
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    330.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    贾金锋
  • 依托单位:
拓扑绝缘体中的奇特量子态研究
  • 批准号:
    91021002
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    300.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    贾金锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金