拓?fù)浒虢饘俚木钟蜓莼芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2020-06-13 23:58
【摘要】：拓?fù)淠軒Ю碚撌墙陙砟蹜B(tài)物理領(lǐng)域最為成功的的領(lǐng)域之一。傳統(tǒng)能帶論中,電子在固體中以“準(zhǔn)粒子”形式存在(Landau Fermi液體理論和平均場近似框架下)。它背后的理論基礎(chǔ)是量子力學(xué)和量子場論,我們知道量子波函數(shù)生活在Hilbert空間,人們實(shí)際觀察到的是它的平方。長久以來,人們只關(guān)心“準(zhǔn)粒子”的“準(zhǔn)經(jīng)典”行為,即“準(zhǔn)粒子”的色散,輸運(yùn),熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)等等。在此之下,它的量子性,因?yàn)闊o法直接觀測而被人們忽視。而拓?fù)淠軒Ю碚摳嬖V我們:電子的波函數(shù)具有一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),有些可以絕熱演化到完全孤立的狀態(tài),有些則不能。當(dāng)電子波函數(shù)不能絕熱演化至原子波函數(shù)時(shí),系統(tǒng)可以定義一個(gè)非0的拓?fù)淞孔訑?shù)。正是由于拓?fù)淞孔訑?shù)的保護(hù),在該相的邊界上,會出現(xiàn)相應(yīng)的載流態(tài)。這樣的邊界態(tài)在實(shí)驗(yàn)上得到了驗(yàn)證。屬于一個(gè)拓?fù)漕惖慕^緣相,只有通過能隙閉合,導(dǎo)帶波函數(shù)和價(jià)帶波函數(shù)混合,才能相變到另一個(gè)拓?fù)漕�。而能隙閉合時(shí),無法定義拓?fù)淞孔訑?shù)。這一有能隙的中間態(tài),在拓?fù)淠軒Ю碚撝袥]有很好的刻畫。隨著時(shí)間推移,人們慢慢發(fā)現(xiàn),拓?fù)涞母拍羁梢酝茝V到有能隙的相。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的有能隙相是Weyl半金屬,在三維Brillouin區(qū)中,存在著成對出現(xiàn)的具有相反手征荷的點(diǎn)狀簡并。當(dāng)兩個(gè)Weyl點(diǎn)在高對稱點(diǎn)相遇,由于對稱性的保護(hù),不容易打開能隙,此時(shí)的四重簡并態(tài)稱為Dirac半金屬。簡并還可能在三維Brillouin區(qū)以一維線的形式存在,稱為節(jié)線型半金屬。這一類材料統(tǒng)稱為拓?fù)浔Ｗo(hù)的半金屬,關(guān)于它的理論研究至今仍未完善。本文中我們關(guān)注節(jié)點(diǎn)型半金屬和節(jié)線型半金屬,其簡并在不破壞系統(tǒng)對稱性的微擾下的演化性質(zhì)。我們的結(jié)論如下:(1)我們研究了二維具有手征對稱性的系統(tǒng)中可能存在的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的演化。我們發(fā)現(xiàn)這類節(jié)點(diǎn)不是對稱性保護(hù)的,并不一定位于Brillouin區(qū)的高對稱點(diǎn)。局域的看(不考慮兩個(gè)分離的節(jié)點(diǎn)跑到一起的情況),節(jié)點(diǎn)在微擾下可能移動、湮滅打開能隙、分裂到幾個(gè)不同的點(diǎn)去。我們發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性依賴于定義在節(jié)點(diǎn)附近的低能有效模型。只有在兩個(gè)動量方向都是線性色散的節(jié)點(diǎn)是穩(wěn)定的。我們的結(jié)果窮舉了所有可能的情況(假設(shè)系統(tǒng)Hamilton量在節(jié)點(diǎn)附近Taylor展開下收斂),具有普適性。我們的方法也可被推廣到具有其他對稱性的系統(tǒng)、多帶系統(tǒng)或Nambu表象下的超導(dǎo)準(zhǔn)粒子系統(tǒng)。(2)將節(jié)點(diǎn)演化的方法推廣,我們研究了具有鎖鏈型簡并的節(jié)線型半金屬在兩個(gè)環(huán)的交點(diǎn)附近的微擾演化行為。在外界擾動下,兩個(gè)環(huán)的交點(diǎn)可能會打開,將原來的相變化到兩個(gè)分離的環(huán)、兩環(huán)相接形成一個(gè)大環(huán)或兩環(huán)嵌套形成連環(huán)套型的簡并等幾種情形。不同類型的相變?nèi)Q于交點(diǎn)附近能帶的色散而不依賴于具體的微擾形式。在色散各個(gè)方向都為二次的情況下,系統(tǒng)可能有連環(huán)套型的演化,我們進(jìn)一步推導(dǎo)了這種演化的一個(gè)必要條件。這種相變可以通過外加磁場的Landau能級躍變觀測得到。同時(shí)需要注意到節(jié)線型簡并更容易出現(xiàn)在超導(dǎo)系統(tǒng)中,這引起了我們進(jìn)一步的興趣。 【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O469
【圖文】：
撲的意思是在空間連續(xù)形變（比如拉連）下，那些不變的性質(zhì)（參見圖1.3 的拓?fù)淇臻g是指定義了連接性和緊致拓?fù)淇臻g可以是連續(xù)的（例如一張紙面整數(shù)集）�？梢允情_的（例如平面上一個(gè)是閉合的（例如平面上一個(gè)有限尺寸的和映射來研究拓?fù)涞姆椒ū环Q為點(diǎn)集17 世紀(jì)，Gottfried Leibniz 用“geome“analysis situs”一詞來表示“把一個(gè)了著名的“七橋問題”，即不能僅通過結(jié)論和橋的長度以及每座橋梁的間距橋連接了哪兩塊區(qū)域）。他還發(fā)現(xiàn)了著數(shù)V ，頂點(diǎn)數(shù)E 和面數(shù)F滿足如下的簡V E + F = 2 【相似文獻(xiàn)】
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2 ;多功能半金屬納米生物材料研究獲新進(jìn)展[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2017年07期
3 許越;半金屬摩阻材料的研究及應(yīng)用[J];炭素;2001年01期
4 張克武;張宇英;;分子熱力學(xué)前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中的新理論8:有機(jī)分子的半金屬結(jié)構(gòu)理論與純質(zhì)臨界溫度理論方程[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期
5 萬賢綱;;拓?fù)鋀eyl半金屬簡介[J];物理;2015年07期
6 王躍,張偉剛,楊翔鵬,劉艷格,劉志國,趙啟大,董孝義;光纖布拉格光柵的半金屬管封裝及撓度實(shí)驗(yàn)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2002年03期
7 王志學(xué)，丁瑞芳;半金屬摩阻材料的研制及應(yīng)用[J];汽車工藝與材料;1996年05期
8 毛麒瑞;半金屬走向高科技領(lǐng)域[J];金屬世界;1996年01期
9 王進(jìn)福,韋永德,許越;稀土對半金屬摩阻材料性能的影響[J];高技術(shù)通訊;2003年06期
10 許越,王進(jìn)福,金為國;擴(kuò)滲稀土對半金屬摩阻材料耐腐蝕性能的影響[J];炭素技術(shù);2003年01期
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2 武志堅(jiān);王靜;;反鐵磁半金屬材料理論研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年
3 姚曉靜;袁士俊;王金蘭;;銪及硼摻雜的環(huán)辛四烯配體組成的三明治納米線及其在Ge(001)襯底上的電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第四十分會：納米體系理論與模擬[C];2016年
4 吳孔平;顧書林;朱順明;;Ga和Mn共摻ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性[A];第十五屆全國化合物半導(dǎo)體材料，微波器件和光電器件學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年
5 李治林;陳洪祥;金士鋒;郭麗偉;陳小龍;;外爾半金屬TaAs家族大尺寸單晶生長與形貌控制[A];中國晶體學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會暨會員代表大會論文摘要集——多晶（粉晶）衍射分會[C];2016年
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4 潘海洋;拓?fù)浒虢饘貱d_3As_2納米線和ZrSiSe塊體的量子輸運(yùn)研究[D];南京大學(xué);2017年
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10 陳俊;d~0半金屬磁性和Josephson結(jié)中電特性的研究[D];華中科技大學(xué);2011年
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4 高炎;三維碳、硼網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浒虢饘賉D];湘潭大學(xué);2018年
5 張俊利;Weyl半金屬異質(zhì)結(jié)中的量子輸運(yùn)問題的研究[D];電子科技大學(xué);2018年
6 熊楓;具有節(jié)線圈拓?fù)浒虢饘俚耐負(fù)浼拜斶\(yùn)性質(zhì)的理論研究[D];南京大學(xué);2018年
7 林信爐;Wey1半金屬的輸運(yùn)性質(zhì)[D];浙江大學(xué);2016年
8 程喚齡;高自旋極化率半金屬的第一性原理研究[D];福建師范大學(xué);2009年
9 王周宇;Weyl半金屬超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)中的電子輸運(yùn)性質(zhì)[D];南京師范大學(xué);2017年
10 邢月;閃鋅礦結(jié)構(gòu)半金屬的第一性原理研究[D];燕山大學(xué);2010年
，
本文編號：2711943
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【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O469
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8 程喚齡;高自旋極化率半金屬的第一性原理研究[D];福建師范大學(xué);2009年
9 王周宇;Weyl半金屬超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)中的電子輸運(yùn)性質(zhì)[D];南京師范大學(xué);2017年
10 邢月;閃鋅礦結(jié)構(gòu)半金屬的第一性原理研究[D];燕山大學(xué);2010年
，本文編號：2711943
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