拓扑绝缘体的第一性原理研究

项目名称： 拓扑绝缘体的第一性原理研究

项目编号： No.11174337

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 姚裕贵

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 拓扑绝缘体是一种新奇的量子物态，具有绝缘体和导体双重特性，结合超导序和铁磁序，拓扑绝缘体可能在量子计算机和自旋电子学等领域有着潜在的广泛应用。本项目将利用第一性原理方法寻找新的拓扑绝缘体材料，研究在新的或已有的拓扑绝缘体材料中如何有效地引入铁磁序或超导序，具体有：（1）研究如何在拓扑绝缘体材料中进行磁性原子掺杂形成稀磁拓扑绝缘体，即希望在拓扑绝缘体体材料内部保持拓扑序的同时引入铁磁序；研究铁磁序对拓扑现象的影响；指导实验观测无外磁场条件下的量子反常霍尔效应，为未来的自旋电子器件设计提供物理基础。（2）研究两种在拓扑绝缘体内引入超导序的方式：一是搜寻既有超导性又有拓扑性的材料，这样很自然地在拓扑表面态中引入超导序；二是研究超导体和拓扑绝缘体的真实界面，这里通过近邻效应，在拓扑表面态中可能引入超导序。最终指导实验发现Majorana准粒子，为在真实固体系统中实现拓扑量子计算提供理论上的准备。

中文关键词： 拓扑绝缘体；第一性原理；量子反常霍尔效应；自旋电子学；拓扑量子计算

英文摘要：

英文关键词： Topological insulator；First-principles calculations；Quantum anomalous Hall effect；Spintronics；Topological quantum computation