项目名称: 拓扑绝缘体的量子输运性质研究

项目编号: No.11274364

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 孙庆丰

作者单位: 北京大学

项目金额: 78万元

中文摘要: 我们拟理论研究拓扑绝缘体的量子输运性质。主要集中研究二维拓扑绝缘体,同时也部分涉及三维拓扑绝缘体。具体研究下面几个课题:(1)提出一种既含有受拓扑保护边态又有不受拓扑保护边态的复合拓扑绝缘体,并研究它的独特量子输运现象;(2)研究由拓扑绝缘体组成的低维受限体系的电子和自旋输运性质,并考虑电子-电子相互作用、电-声子相互作用、外加磁场、和各种杂质等对量子输运性质的影响;(3)研究二维拓扑绝缘体超导复合体系的Josephson效应和Andreev束缚态。通过这些研究,能深入地了解拓扑绝缘体的量子输运性质,发现几个与拓扑绝缘体有关的新奇输运现象。该研究既有一定的创新性和基础科学价值,也为制造量子电子器件提供理论依据。

中文关键词: 拓扑绝缘体;量子输运;Andreev反射;Weyl半金属;自旋电子学

英文摘要: Topological insulator, a new state of matter, has been the focus of intensive study recently. In this proposal, we wish to theoretically investigate quantum transport properties through two dimensional as well as three dimensional topological insulators. The following important issues will be addressed in this proposal. First of all, we will propose a complex topological insulator which has both topology-protection and non-topology-protection edge states and study its novel behaviors of quantum transport. Secondly, we will study the properties of electron and spin transport through nano-scaled topological insulators in both two and three dimensions. We will investigate how the transport properties through topological insulators are affected by the electron-electron interaction, electron-phonon interaction, external magnetic field, and various impurities, etc.. Finally, we will study the Josephson effect and Andreev bound states in topological insulator-superconductor hybrid systems. With these investigations, we can thoroughly understand the quantum-transport propertis of the topological insulators and reveal several interesting novel phenomena in topological-insulator devices. Therefore, these investigations are important from both scientific and application point of view by providing theoretical foundations fo

英文关键词: topological insulator;quantum transport;Andreev reflection;Weyl semimetal;spintronics

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