最近二十年間,拓?fù)淅碚撛谀蹜B(tài)物理方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,拓?fù)湫图ぐl(fā)在各種不同的凝聚態(tài)系統(tǒng)中都有體現(xiàn),這些新奇的拓?fù)淞孔討B(tài)極大地豐富了凝聚態(tài)物理學(xué)。陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和報(bào)道了反常量子霍爾效應(yīng)、拓?fù)浣^緣體、外爾半金屬等奇異的物理現(xiàn)象和新材料。此外,還有一種新型的拓?fù)鋺B(tài),其中包含的準(zhǔn)粒子在交換操作下表現(xiàn)出非阿貝爾的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),被認(rèn)為有希望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算�？偠灾�,這些與拓?fù)湫蚝屯負(fù)鋺B(tài)相關(guān)的新材料和新現(xiàn)象將可能對(duì)下一代電子器件和量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展發(fā)揮重要的價(jià)值。按照研究材料體系的不同,本文分為以下兩大部分。三維拓?fù)涞依税虢饘貱d3As2在費(fèi)米能級(jí)處存在一對(duì)受對(duì)稱性保護(hù)的狄拉克錐,這種特殊的能帶結(jié)構(gòu)使其有希望應(yīng)用于無(wú)能耗的新型電子器件,因而得到了廣泛的關(guān)注。有研究表明,磁性拓?fù)浒虢饘僦械耐負(fù)鋺B(tài)與電子之間的關(guān)聯(lián)作用可能導(dǎo)致新的拓?fù)湎唷Ａ硗?磁性外爾半金屬中實(shí)現(xiàn)的反�；魻栃�(yīng),使其在實(shí)現(xiàn)無(wú)場(chǎng)的無(wú)能耗輸運(yùn)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。因此,我們的第一部分工作是將磁性Mn元素引入三維拓?fù)涞依税虢饘貱d3As2中,并研究其磁性和輸運(yùn)性質(zhì)。通過(guò)控制原材料Mn3As2和Cd3As2的比例,我們制備得到了多晶（Cd1... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同對(duì)稱性破缺對(duì)應(yīng)的相變（ａ）晶體結(jié)構(gòu)相變對(duì)應(yīng)平移對(duì)稱性破缺；（ｂ）磁相變對(duì)應(yīng)??旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性破缺；（ｃ）超導(dǎo)相變對(duì)應(yīng)規(guī)范對(duì)稱性破缺??

述里，可以有零個(gè)、一個(gè)、兩個(gè)或??者Ｎ個(gè)洞（Ｎ為整數(shù)），但絕對(duì)不會(huì)有半個(gè)洞、１．６１８?jìng)�(gè)洞或者３．１４１５９２６個(gè)洞。??諾貝爾學(xué)獎(jiǎng)的發(fā)布會(huì)上主持人手里拿著的面包圈和一個(gè)帶把手的茶杯，在拓?fù)鋵W(xué)??上都是一回事，擁有同樣的不變性：一個(gè)洞。除了洞的個(gè)數(shù)，還有其他特征數(shù)來(lái)??描述不同的拓?fù)涮匦浴??拓?fù)涞谋举|(zhì)是連續(xù)變化下的不變性。舉個(gè)例子，如果我們?cè)诶K子上打一個(gè)??結(jié)，再把這根繩子首尾相連。這個(gè)繩結(jié)是解不開(kāi)的，如果想要去除這個(gè)結(jié)，就只??能把繩子割斷。再比如說(shuō)，渦旋。一個(gè)典型的渦旋結(jié)構(gòu)如圖１．３所示。任意選取??一個(gè)包含渦旋的閉合回路，我們可以發(fā)現(xiàn)，圍繞著渦旋中心，自旋的夾角連續(xù)地??從０變化到２ｔｉ。如果以２ｊｉ作為單位，則渦旋的自旋夾角改變?yōu)椋�，反渦旋為－１。??這一夾角的改變，是不依賴我們選擇的路徑的，因此可以把它看作渦旋的一個(gè)拓??撲表征。通過(guò)圖的對(duì)比我們可以看出，普通的波浪形自旋夾角改變是可以通過(guò)連??續(xù)變形消除掉的。而渦旋在連續(xù)變形下只能移動(dòng)位置，不能消除。這里我們稱，??渦旋因?yàn)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)而獲得了保護(hù)，無(wú)法被輕易的消除。把渦旋消除掉的唯一辦法??是引入一個(gè)與之手性相反的渦旋，讓它們相互抵消掉。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?＾??＾???？?？?丨．麵?＊?＾?４?／?Ａ?＾?＼?＼??丨■?丨丨＂■丨丨？?１?？?＊?－?‘?‘‘??Ｉ?＿？?—？?？?＂？??＊??？?？?？?丨丨■丨？??？?＾?＾??圖１．２超導(dǎo)、超流體波函數(shù)的相位構(gòu)型⑷基態(tài)構(gòu)型；（ｂ）普通型激發(fā)；（ｃ）渦旋激發(fā)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｐｈａｓｅ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗａｖｅ?ｆｕｎｃｔｉｏ

?把這種磁性系統(tǒng)中的局域自旋結(jié)構(gòu)稱為磁性斯格明子ｔ１３］。接下來(lái)的一段時(shí)間里，??雖然有理論物理學(xué)家預(yù)言了某些磁性體系中可以存在磁性斯格明子，但實(shí)驗(yàn)方面??的進(jìn)展則較為緩慢，未能在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到磁性斯格明子。直到２００９年，Ｍｉｉｈｌａｂｕｅｒ??等通過(guò)中子散射的辦法，于低溫和外加磁場(chǎng)的條件下，在ＭｎＳｉ單晶中首次觀察??到了磁性斯格明子的存在［１４］。磁性斯格明子具有二維的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，中心自旋和??外圍自旋均指向面外且指向相反，其余自旋在面內(nèi)取向，由中心自旋逐漸過(guò)渡至??外圍自旋，如圖１．３所示。??轉(zhuǎn)＇＇雜??圖１．３斯格明子示意圖ｌ１５ｌ（ａ）布洛赫型斯格明子（ｂ）奈爾型斯格明子??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｋｙｒｍｉｏｎｓ?Ｉ，ｓ，?（ａ）?Ｔｈｅ?Ｂｌｏｃｈ－ｔｙｐｅ?（ｂ）?Ｔｈｅ?Ｎｅｅｌ－ｔｙｐｅ??８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Mn doping effects on the gate-tunable transport properties of Cd3As2 films epitaxied on GaAs[J]. Hailong Wang,Jialin Ma,Qiqi Wei,Jianhua Zhao.  Journal of Semiconductors. 2020(07)



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