课题基金 / 基金详情

拓扑量子材料异质结构薄膜的实验研究

批准号:
12074248
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
钱冬
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:
钱冬

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
拓扑量子态研究是凝聚态物理的重要新兴领域,如何对拓扑态进行调控是探索其对未来科技是否能够产生重要影响的关键基础科学问题。本项目计划研究如何利用高精度的分子束外延技术获得在原子结构和电子结构方面都合适的拓扑量子态材料和其他量子态材料复合形成的双层和三明治结构异质薄膜。以拓扑/磁性、拓扑/铁电以及拓扑/超导为主要研究对象。通过具有界面电子态探测能力的低能激光角分辨光电子能谱以及同步辐射软x射线共振角分辨光电子能谱探测复合界面上的边缘态变化,并利用磁性和电输运测量来探测拓扑边缘态是否在界面上和磁、电场发生强耦合,以此为基础来探索基于拓扑态调控的拓扑电子学器件原型的可行性。在拓扑/超导异质薄膜体系中初步探索如何制备出满足拓扑量子计算理论方案的实验构型。
英文摘要
Study of topological quantum states becomes a very important new field in condensed matter physics. How to control the topological state is a key fundamental scientific problem to explore the possibility whether topological materials can have important impact on future technology. In this project, we plan to study how to obtain bilayer and sandwich-like heterostructure between topological quantum materials and other quantum materials with properly atomic and electronic structure by using accurate molecular beam epitaxy. We will mainly focus on the topological/magnetic, topological/ferroelectric, topological/superconducting heterostructures. We will investigate the edge states in the interface of the heterostructures by low energy laser based ARPES and soft x-ray resonant ARPES. We will also investigate whether the topological edge state in the interface is strongly coupled with interface magnetic or electric field and test the capability of fabricating some topological electronic device protype. In topological material/superconductor heterostructure, we will explore how to fabricate suitable experimental geometry for the theoretical proposals on topological quantum computation in the first step.
拓扑材料是一类特殊的量子材料,要充分发挥其特性,需要对其进行调控。其中一类调控方法是将拓扑材料和其他量子态进行耦合,包括拓扑和磁性,拓扑和铁电,拓扑和超导等。本项目针对拓扑态和其他量子态的耦合开展研究,内容包括:研究了层状反铁磁绝缘体材料的薄膜制备,用于拓扑绝缘体的生长;研究了在拓扑材料的表面如何实现拓扑表面态和铁电极化的共存;研究了NbSe2超导薄膜的制备和如何对Bi2Te(Se)3/NbSe2异质结构进行高效微纳加工的实验方法等。取得如下主要进展:1)在拓扑材料TaNiTe5表面实现了拓扑表面态和铁电极化共存,成为研究拓扑和铁电相互耦合的理想平台;2)成功发展出一种具有高定向和高氧化效率的微纳图案化技术,可用于异质结拓扑超导体体系的器件加工;3)在拓扑材料FeSb2体系中确立了其金属-绝缘体相变的物理机制,发现其拓扑表面态只存在于特定表面,可用于制备超导/拓扑异质结体系。通过上述一系列工作,促进了对拓扑态和其他量子耦合的研究发展。本项目共发表论文12篇,包括Phys. Rev. Lett.、PNAS、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.、J. Phys. Chem Lett.、Chins. Phys. B等杂志。
大能隙量子自旋霍尔效应薄膜研究
  • 批准号:
    U1632272
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    230.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    钱冬
  • 依托单位:
二维锡烯薄膜的实验研究
  • 批准号:
    11574201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    钱冬
  • 依托单位:
单个双原子层铋(Bi)薄膜能带结构的界面调控和边缘态研究
  • 批准号:
    11274228
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    95.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    钱冬
  • 依托单位:
利用角分辨光电子能谱研究新奇量子体系中的受控表面掺杂
  • 批准号:
    10874116
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    钱冬
  • 依托单位:
国内基金
海外基金