Mn-Bi-Te系列磁性拓扑绝缘体的电子结构与量子输运研究
批准号:
12074161
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
刘畅
依托单位:
学科分类:
凝聚态物质电子结构
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘畅
中文摘要
Mn-Bi-Te系列化合物是第一种本征磁性拓扑绝缘体,是目前唯一能够同时实现量子反常霍尔效应和轴子绝缘体相的单一材料体系,也是目前最有希望实现高温量子反常霍尔效应的拓扑材料。最近,项目组通过角分辨光电子能谱等技术在国际上首次发现Mn-Bi-Te系列化合物表面态能隙在无掺杂时为零,但随着Sb掺杂浓度增加而增加,并对其存在性和变化规律提出了全新的见解。本项目拟从材料生长和制备开始,综合运用ARPES、STM以及输运和磁性测量等多种技术,从电子学结构、原子和磁矩的精确分布和重构、宏观输运和磁性行为等多个角度研究Mn-Bi-Te系列磁性拓扑绝缘体的拓扑性质和宏观量子效应。研究目标聚焦于拓扑性质和磁性能隙的指认和调控,以寻找其表面态能隙变化的起源和机理,探讨其实现高温量子反常霍尔效应的可能性,为本征磁性拓扑材料的实际应用奠定科学基础。
英文摘要
The Mn-Bi-Te layered compounds are the first series of intrinsic magnetic topological insulators. They are currently the only single material system capable of achieving both the quantum anomalous Hall effect (QAHE) and the axion insulator phase, and the most promising to achieve high temperature QAHE. Recently, the project team found for the first time through angle-resolved photoelectron spectroscopy that the surface state energy gap of the Mn-Bi-Te system is zero for the undoped compounds, but increases with the increase of Sb doping concentration, putting forward new insights into the existence and evolution of the gap. This project intends to start with the growth of materials, using comprehensively a variety of experimental techniques such as photoelectron spectroscopy, scanning tunneling microscopy, and transport and magnetic measurements, to study their precise electronic structure in the real and momentum space. The topological properties and macroscopic quantum effects of these materials are examined from multiple perspectives, such as the distribution and reconstruction of the atomic and magnetic moments, and the macroscopic transport and magnetic behavior of bulk materials or films. The research objectives focus on the identification and regulation of the magnetic gap, the confirmation of the topological properties, and the quantitative analysis of its sensitivity to the detailed structural parameters of the system, in order to pinpoint the origin and mechanism of the evolution of surface state energy gap, and explore the possibility of realizing high temperature QAHE, laying a scientific foundation for the practical application of intrinsic magnetic topological materials.
在Mn-Bi-Te化合物中发现的本征磁性拓扑绝缘体为在较高温度下实现量子反常霍尔效应、“轴子绝缘体”以及高陈数的陈绝缘体等新颖的量子物相带来了曙光。在本项目实施中,我们利用ARPES和输运/磁学手段深入研究了Mn-Bi-Te体系拓扑表面态能隙的演化规律,测量了Mn-Bi-Te体系中动态轴子绝缘体候选材料 (Ge,Mn)2Bi2Te5的输运/磁学性质和电子结构,探讨了压力对Mn-Bi-Te体系磁交换作用的调制规律,并综述了磁性与非磁性拓扑材料的电子结构研究。我们的结果发现了特定表面具有磁性表面态能隙的“半磁拓扑绝缘体”,发现了能隙可调的磁性拓扑绝缘体Mn(Bi1-xSbx)2Te4及其刺猬状自旋纹理,发现了 (Ge1-xMnx)2Bi2Te5体系的面外反铁磁序和电子掺杂特征,阐明了MnBi2Te4(Bi2Te3)n中压力对层内交换作用的调制作用,也总结了近年来磁性/非磁性拓扑材料的研究进展。本项目的研究结果具有较高的科学价值。
基于全无机界面传输层的高效率高稳定性柔性钙钛矿太阳能电池的制备和研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:刘畅
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依托单位:
新型全无机钙钛矿量子点/有机无机杂化钙钛矿双吸收层异质结太阳能电池的设计和研究
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批准号:2020A151501980
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘畅
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依托单位:
有机拓扑绝缘体的理论预言和实验表征
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批准号:11674149
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2016
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负责人:刘畅
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依托单位:
EZH2的去泛素化调控在乳腺癌发生发展中的作用研究
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批准号:81602472
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2016
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负责人:刘畅
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依托单位:
利用基于同步辐射光源的角分辨光电子能谱仪(ARPES)研究凝聚态系统中的不寻常拓扑性质
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批准号:11504159
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2015
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负责人:刘畅
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依托单位:
国内基金
海外基金