通過研究表面結(jié)構(gòu)和重構(gòu)可以實現(xiàn)對拓撲能帶的調(diào)控,并對材料的其他各種性質(zhì)進行修飾。具有特殊電子結(jié)構(gòu)的HgTe近些年引起人們的研究興趣,但對于其表面,特別是(111)面的結(jié)構(gòu)了解很少。本論文基于以上背景,對HgTe晶體(111)面及HgTe/CdTe/GaAs薄膜進行了掃描隧道顯微鏡的研究,研究成果主要包括以下兩部分:(1)我們在超高真空環(huán)境下HgTe晶體進行了解離并獲得了高質(zhì)量的HgTe(111)面,利用低溫掃描隧道顯微鏡對其表面結(jié)構(gòu)和局域電子態(tài)進行了詳細研究,第一次清晰地看到了HgTe(111)面本征的(1×1)六角晶格結(jié)構(gòu),還發(fā)現(xiàn)了六種新的表面重構(gòu):(2×2)、“2×1”、“4×1”、“3×√3”、“2√2×2”和“√11×2”。其中只有(2×2)重構(gòu)還保持著原來的六角對稱性,其它五種重構(gòu)均變?yōu)榫匦螌ΨQ性。除此之外,“3×√3”重構(gòu)的形貌由于包含了復(fù)雜的電子態(tài)信息,會在不同的偏壓下呈現(xiàn)不同的特征。HgTe(111)表面能形成如此多復(fù)雜的重構(gòu),主要有兩方面原因:一是HgTe不具有范德瓦爾斯層狀結(jié)構(gòu),不容易解理,解理過程需要施加很大的外力,如此強行解開一個面勢必會給解理面提供一個很強的應(yīng)...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1左邊為拓撲數(shù)g=0的橘子和茶碗;右邊是拓撲數(shù)g=1的甜甜圈和咖啡杯

絕緣體量子霍爾效應(yīng)(QuantumHalleffect,QHE)[1]被發(fā)現(xiàn)以來，凝聚態(tài)物的分類產(chǎn)生了新的方式。由于傳統(tǒng)的對稱性破缺理論不能解釋量子，所以拓撲相變理論[2]�！巴負洹痹瓉硎菙�(shù)學(xué)里的一門分支學(xué)科，拓撲相以及相應(yīng)的拓撲性質(zhì)不受材料一些連續(xù)變化的影響，只由物定。如....

圖1-2從左到右依次為2016年的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者：戴維索利斯、鄧肯霍爾丹、邁克爾科斯特利茨

、導(dǎo)電的特殊量子態(tài)的固體。它和常規(guī)的“金屬”和“絕緣體”電，但是邊緣卻導(dǎo)電[11]。例如對于三維TI，它的體電子態(tài)表體，而它的表面卻是沒有能隙的金屬態(tài)。而且，它的表面電子結(jié)構(gòu)，是由其體電子態(tài)的拓撲性質(zhì)決定的，是由對稱性決定的不會影響它的拓撲性質(zhì)，所以拓撲絕緣體十分穩(wěn)定，基本不會....

圖1-3（a）量子霍爾效應(yīng)示意圖；（b）量子自旋霍爾效應(yīng)示意圖

圖1-3（a）量子霍爾效應(yīng)示意圖；（b）量子自旋霍爾效應(yīng)示意圖。Fig.1-3SchematicdiagramofquantumHalleffect;(b)SchematicdiagramofquantumspinHeffect.[32]量子霍爾效....

圖1-4（a）三維弱拓撲絕緣體能帶結(jié)構(gòu)示意圖；（b）三維弱拓撲絕緣體能帶結(jié)構(gòu)示意圖

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文面包圍偶數(shù)個Dirac錐，類似于層狀堆疊的二維拓撲絕緣體，但不受到缺陷和雜質(zhì)的影響。相反地，對強拓撲絕緣體，費米面包圍奇，且不受缺陷和雜質(zhì)的影響[40]。

本文編號：3916143