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Ⅰ. 愚人节的礼物
Ⅱ.背景
Ⅲ.拓扑绝缘体简介
Ⅳ.拓扑绝缘体中的奇特物理现象
Ⅴ.总结
傅琰东
所有的物理科研工作
者笑了!
我们早已实现了
对电子的操控!
Ⅱ.背景
从单氢原子到整个凝聚态世界
物质的态
• 固体、液体、气体、玻璃体…
• 长程序:晶体、磁体、超导、电荷密度
波、自旋密度波、超固体…
• 电子导电性:金属、绝缘体、半导体、半
金属…
固体物理 凝聚态物理
The search for new states of matter
The search for new elements led to a golden age of chemistry.
The search for new particles led to the golden age of particle physics.
In condensed matter physics, we ask what are the fundamental states of matter?
In the classical world we have solid, liquid and gas. The same H2O molecules
can condense into ice, water or vapor.
In the quantum world we have metals, insulators, superconductors, magnets etc.
Most of these states are differentiated by the broken symmetry.
自发对称性破缺触发相变:铁磁、超导、电荷密度波、自旋密
度波…
Crystal: Broken Magnet: Broken Superconductor: Broken
translational symmetry rotational symmetry gauge symmetry
能带绝缘体:填满的布洛赫能带
类 分 体 缘 绝 Anderson绝缘体:电子局域化
Mott绝缘体:电子电子相互左右
…
拓扑绝缘体:X+Y
X=band ,Anderson ,mott ,…
Y=topological edge states, surface states,…….
霍尔效应和反常霍尔效应
1880年Edwin Hall观测到在一个二维简单金属中通过纵向的电
流,并在垂直于金属平面的方向上加一个外加磁场后,会在金
属平面的横向方向上观测到电压,这个现象称之为霍尔效应。
整数量子Hall效应
分数量子Hall效应
反常霍尔效应机制是什么?
点 观 种 两 外秉效应 :杂质散射 ?
内秉效应 :自旋-轨道耦合
2000年左右,人们认识到在具有 自旋-轨道耦合并破坏时间反
演对称性的情况下,材料的特殊电子结构会导致动量空间中非
零Berry相位的出现,而该Berry相位的存在将会修改电子的
运动方程,从而导致反常霍尔效应的出现,因而应该是一种内
秉机制。
反常霍尔效应:内秉效应 - 自旋-轨道耦合
获 收
量子霍尔效应:新物质态,由拓扑不变量描述的
系统 ,
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