磁性拓扑绝缘体磁有序与量子相变的输运研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:muzhou22
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文工作利用输运测量的方法研究了磁性拓扑绝缘体中磁有序态与量子相变行为。通过对一系列磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜的电磁输运性质测量,我们揭示了该体系中由于拓扑与磁序相互作用而引起的丰富的拓扑量子效应,此外,我们还在基于磁性拓扑绝缘体的量子反常霍尔效应系统中发现了新的量子相变行为。Bi_2Te_3家族三维拓扑绝缘体代表了一类有趣的拓扑量子材料。这类材料的体态表现出绝缘性行为,但是在体与真空的界面处存在着具有狄拉克线性色散关系的金属性表面态。拓扑绝缘体为人们研究新的拓扑量子效应以及制备新型自旋电子学器件提供了一个理想的平台。在对拓扑绝缘体的研究中,通过磁性掺杂而破坏时间反演对称性,被认为是一种研究和调控拓扑绝缘体性质的有效方法。我们首先研究了Cr和Mn两种元素共同掺杂的Bi_2Te_3拓扑绝缘体薄膜的输运行为,我们发现不同掺杂比例的样品在磁场中呈现出不同手性的反常霍尔效应,并且其手性对温度、薄膜厚度以及费米能级的位置非常敏感。通过对不同磁性杂质d轨道电子占据态的分析,我们认为反常霍尔效应的手性取决于磁性离子与巡游电子的交换相互作用的符号。我们的实验证明了磁性拓扑绝缘体中可能存在着由拓扑表面态和体电子态分别诱导的磁有序态的竞争。在单一Mn元素掺杂的Bi_2Te_3薄膜中,我们通过精确控制样品的厚度,实现了对拓扑表面态诱导的磁有序态的调控。在不同厚度样品的输运性质研究中,我们发现Mn掺杂Bi_2Te_3在且仅在4纳米这一特定厚度呈现不同于传统反常霍尔效应的拓扑霍尔效应。结合理论计算,我们认为该拓扑霍尔效应很有可能来自上下拓扑表面态耦合而导致局域磁矩在实空间产生斯格明子的拓扑结构。此外,我们还研究了磁性拓扑绝缘体中另一个重要的效应-量子反常霍尔效应。通过材料工程,我们发现在拓扑绝缘体中共同掺杂Cr和V能够有效的提高样品中的磁均匀性,从而实现了目前最高温度的量子反常霍尔效应。结合对多个不同量子反常霍尔效应样品的输运行为的分析,我们首次提出在该体系中存在着两类截然不同的基态:量子反常霍尔液体态和反常霍尔绝缘体态,而此前的大多数相关研究都集中在量子反常霍尔液体态。更为重要的是,我们通过标度行为分析发现这两者之间的量子相变行为不同于传统二维电子气中的量子霍尔相变,意味着量子反常霍尔效应并非简单意义上零磁场版本的量子霍尔效应。
其他文献
我国经济已经步入创新驱动的高质量发展阶段,亟需加快构建和完善各个领域高质量发展评价指标体系与评价方法。然而各领域现有的高质量发展评价指标体系涉及的指标并不全面,高质量发展评价方法缺乏实证研究。我国是煤炭生产和消费大国,煤炭企业同样面临着缺乏全面的高质量发展评价指标和科学的评价方法。为此,煤炭企业迫切需要开展高质量发展评价研究。基于此,此次研究首先在深入学习和梳理关于高质量发展内涵、路径和评价相关研
部分教师教学时一味追求速度,缺乏引导学生适时质疑,导致学生的思维长期处于浅层模仿状态。教学实践说明,通过有意识地组织学生自我设问、及时追问、适时质疑,可以强化理性认知,将探究引向深入,为学生深层次学习打开一扇窗。
本文针对城市污水处理厂布局规划问题,在分析城市污水集中处理和分散处理概念的基础上,比较了两种处理方式的特点,从经济、环境和社会影响方面,分析了污水处理系统布局的主要影响因素,根据污水系统设施的构成,研究了污水工程总费用模型和分项费用模型构建方法,并以费用函数为核心,提出了城市污水集中和分散处理模式决策系统框架。
民间文学作为民间文化的重要组成部分,蕴含着丰富而深厚的民族精神和文化内涵,不仅为幼儿园教育提供了丰富的资源,而且对塑造幼儿的精神世界,形成积极的自我认同感和归宿感起到不可估量的价值。本文主要从理论方面讨论了民间文学表演活动资源库构建的基础依据,对资源库构建进行了初步尝试,总结了资源库建立过程中,需要注意的几项原则和建议,旨在能为幼儿园课程资源建设提供一定的依据和参考
海洋岸基支持泥浆站区水基、油基钻井液储存罐在使用过程中,底部容易形成大量的钻井液沉淀,并长期附着在罐底。设计一种先进的自动清洗处理设备,提高了工作效率,同时回收利用清洗产生的沉积物,避免环境污染。
旅游区公厕污水水质水量变化幅度较大,在旅游淡季,往往出现经化粪池预处理后的污水由于化学需氧量较低,而不能满足常规A2/O工艺同步脱氮除磷所需碳源水平的问题,以致影响氮磷的去除效果。在借鉴荷兰Delft科技大学Kuba教授研究成果的基础上,提出以培养反硝化除磷菌(DPB)为优势菌种,对常规A2/O工艺进行配合改进的新思路。工艺改进分为三方面,增加中间沉淀池、改变原回流路线的始终端同时增加一条新的回流
本文以长光程傅立叶红外光谱和红外漫反射光谱原位观测反应系统为基础,并结合X射线光电子能谱(XPS)、离子色谱(IC)、激光拉曼光谱(Raman)等分析手段,对SO与矿尘气溶胶典型氧化物和NaCl混合物的多相反应的动力学过程和反应机理进行了研究。一,研究了大气气溶胶典型氧化物及其和NaCl混合物与SO的多相反应,实验验证了SO在固体表面化学吸附生成SO的反应机理,同时发现NaCl和AlO、CaCO及
学位
[目的]探讨专业决策自我效能感在未来时间洞察力与学习动机之间的中介作用。[方法]采用青少年未来时间洞察力问卷(FTP)、高中生专业决策自我效能量表(MDMSE)、学习动机问卷,对340名高中生进行施测。[结果](1)高中生学习动机分数为4.4;(2)高中生学习动机在性别、学科、年级方面差异显著;(3)高中生专业决策自我效能感在未来时间洞察力正向维度与学习动机之间起部
SOPC系统是一种新型嵌入式SOC系统解决方案,具有易裁减、易升级、硬件规模小、功耗低等特点。核脉冲计数是核辐射监测中的一项基本监测方式。利用SOPC系统技术设计核脉冲计数系统,是在传统仪器设计中使用新技术的应用探索。
学校代码:10200研究生学号:2018100058分类号:G529密级:无硕士学位论文我国高等职业教育人才培养政策研究(1978-2020)-基于政策文本的分析ResearchonTalentsTrainingPolicyofHigherVocationalEducationinmycountry-Analysisbasedonpolicy
学位