项目名称: 低维狄拉克费米子体系的拓扑物性和量子调控

项目编号: No.11334006

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 周树云

作者单位: 清华大学

项目金额: 320万元

中文摘要:   低维狄拉克费米子体系,如石墨烯、拓扑绝缘体等,以其独特的拓扑物性及在电子器件中的诱人的应用前景,在过去几年里迅速成长为当前凝聚态物理和材料科学的重要研究热点。然而,这些材料与硅基技术的弱兼容性使得它们的应用还有漫长的历程要走。最近发现的两种新型的狄拉克费米子体系,石墨烯三明治结构和硅烯,不仅具有与硅基技术兼容的特点,而且其自旋-耦合介于石墨烯和拓扑绝缘体之间,对理解这两些狄拉克量子材料中的拓扑物性和根本物理能起到重要的链接作用。本项目中,我们将着重研究石墨烯三明治结构和二维硅烯的拓扑性质和量子调控。我们将以高质量石墨烯三明治和硅烯等样品制备为基础,利用角分辨光电子谱和扫描隧道显微术等精密测量手段研究其电子结构,结合理论计算和微观模型,对石墨烯三明治结构和硅烯的特殊电子结构和拓扑性质进行一系列系统化的研究,并且进一步探索与其未来电子器件应用直接相关的根本物理机制及性质调控。

中文关键词: 狄拉克费米子;硅烯;石墨烯;角分辨光电子谱;

英文摘要: Low dimensional Dirac fermion based materials, such as graphene, topological insulators, have been the focus of extensive research in condensed matter physics and material science for the past few years, due to their peculiar topological properties and attractive application potential in electronic devices. However, due to their weak compatibility with silicon based technology, there is still a long way to go before their applications can be realized. Two newly discovered Dirac fermion based materials, graphene sandwich and silicone, not only have the advantage of being compatible with silicon based technology, but also their spin-orbit interaction is intermediate between graphene and topological insulators, and can therefore be an important bridge for understanding the topological properties and fundamental physics of these important topological classes of materials. Here we propose to investigate the topological properties of graphene sandwich and silicene, as well as manipulation of their properties. We will grow high quality graphene sandwich and silicene, and perform a systematic study on their electronic structure and topological properties using various advanced techniques, including angle-resolved photoemission spectroscopy, scanning tunneling electron microscopy, first principle calculation etc. Moreover, we will also explore manipulation of their properties and the underlying mechanism, which will be directly relevant for their future device applications.

英文关键词: Dirac Fermion;Silicene;Graphene;angle-resolved photoemission

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