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戴瑛教授团队在二维拓扑绝缘体研究方面取得重要进展
2020-02-20 09:00  

    近日,戴瑛教授团队与德国于利希研究中心合作发现二维反铁磁体可以实现绝缘拓扑量子态,从而发现了一类不同于量子反常霍尔效应的二维体系磁性拓扑绝缘体,并预言了实现这一拓扑量子态较为理想的材料体系。相关研究成果以"Antiferromagnetic Topological Insulator with Nonsymmorphic Protection in Two Dimensions"为题发表在Physical Review Letters 124066401 (2020)。牛成旺教授为论文的第一作者,戴瑛教授为通讯作者,山东大学为第一作者单位。




  

  二维材料因其丰富的电子物性展现出极大的应用前景,在自旋电子学、高温超导等领域均受到广泛的关注。二维拓扑绝缘体(又称量子自旋霍尔绝缘体)在石墨烯中的发现更是激起了人们对拓扑材料的研究与探索。由于拓扑绝缘体是一类由时间反演对称性保护的拓扑量子态,之前人们的研究主要集中于非磁性的材料体系。有趣的是,拓扑绝缘体中磁有序的引入却可以实现一些新奇的量子效应,如:量子反常霍尔效应的首次实验验证就是在磁性掺杂的二维拓扑绝缘体薄膜中实现的。三维体系中时间反演T和平移对称性τ(1/2)的联合作用S=Tτ(1/2)也可以实现一类新的反铁磁拓扑绝缘体,受到人们的极大关注,然而,联合作用S在二维反铁磁体中却并不适用。戴瑛教授团队研究发现nonsymmorphic对称性可有效保护二维反铁磁体拓扑量子态的实现,从而在二维体系中实现了一类不同于量子反常霍尔效应的磁性拓扑绝缘体。此外,该研究还预言SrMnSnSrMnPbBaMnSnBaMnPb是实现这一拓扑量子态较为理想的材料体系,为其进一步的实验研究提供了材料基础。

    戴瑛教授团队自2010年开展二维材料和拓扑量子态的研究以来,在Physical Review LettersNature CommunicationsNano LettersACS Nano, Physical Review B等国际著名学术期刊发表了一系列的理论研究成果,多篇研究入选ESI高被引论文。

    该研究工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东大学齐鲁青年学者计划和山东省泰山学者计划的支持。

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.066401

 



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