量子物質(zhì)的拓?fù)浼ぐl(fā)是凝聚態(tài)物理近年來(lái)廣泛關(guān)注的重要課題。電子系統(tǒng)中的拓?fù)淞孔討B(tài)已經(jīng)獲得理論研究的深入探討,并得到了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的定量觀測(cè)。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子能帶結(jié)構(gòu)拓?fù)湫再|(zhì)的精確刻畫(huà),發(fā)現(xiàn)其與整個(gè)布里淵區(qū)的Berry曲率緊密相關(guān)。原則上,拓?fù)淠軒У奈锢砀拍钆c（準(zhǔn)）粒子的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)無(wú)關(guān)。因此,對(duì)拓?fù)湫图ぐl(fā)的尋找可以拓展到中性玻色系統(tǒng)中,例如磁振子體系。本論文中,我們首先簡(jiǎn)單回顧了磁性絕緣體中磁振子拓?fù)湫再|(zhì)研究的現(xiàn)狀,并且確認(rèn)這些霍爾型效應(yīng)對(duì)應(yīng)于時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)性（潛在）破缺的磁振子陳絕緣體。對(duì)于鐵磁體,標(biāo)量自旋手征（scalar spin chirality）以ring-exchange的形式出現(xiàn),為磁振子的運(yùn)動(dòng)提供了虛磁場(chǎng)。基于線(xiàn)性響應(yīng)理論,熱霍爾電導(dǎo)與Berry曲率之間密切的關(guān)系被嚴(yán)格證明。另一方面,對(duì)于諸如阻挫Kagome結(jié)構(gòu)的反鐵磁系統(tǒng),通常認(rèn)為非共面的自旋構(gòu)型具有非零的平均標(biāo)量自旋手征,從而在宏觀上破壞了體系的時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)性,引起非平庸的磁振子拓?fù)鋺B(tài)并導(dǎo)致霍爾效應(yīng)。細(xì)致的分析表明,不同于鐵磁系統(tǒng),現(xiàn)有的理論關(guān)于自旋手征對(duì)反鐵磁絕緣體中霍爾效應(yīng)的作用在許多方面是令人費(fèi)解,也是自相矛盾... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

經(jīng)典的霍爾效應(yīng)裝置

圖 1-2: 整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。引自文獻(xiàn) [4]霍爾電阻為ρxy=2πe21νν∈Z 測(cè)定為一非常精確的整數(shù)，由于其精確性。另外2πe2被稱(chēng)為量子化電阻，甚至本身這，采用這一定義，ν 就精確的是一個(gè)整數(shù)。質(zhì)的所謂“臟”系統(tǒng)中居然衍生出如此準(zhǔn)確、背后必然存在某種對(duì)無(wú)序具有魯棒性的物，我們采用現(xiàn)代的拓?fù)湔Z(yǔ)言來(lái)直接了當(dāng)?shù)慕庹摮霭l(fā)�，F(xiàn)代的解釋主要來(lái)自于 Thouless工作，通過(guò) Kubo 公式（更一般的理論是線(xiàn)電導(dǎo)率和波函數(shù)整體的拓?fù)鋵傩浴猅KNN

圖 1-3: 量子自旋霍爾效應(yīng)的螺旋邊緣態(tài)圖像，引自文獻(xiàn) [9]磁場(chǎng)，使得自旋為上的電子和自旋為下的電子分別感受到的磁而產(chǎn)生一對(duì)自旋方向和運(yùn)動(dòng)方向皆相反的運(yùn)動(dòng)，因此是螺旋性的旋與動(dòng)量方向綁定的性質(zhì)稱(chēng)為自旋動(dòng)量鎖定 (spin-momentum loc動(dòng)方向相反的螺旋邊緣態(tài)不會(huì)產(chǎn)生凈的電流。它們固有的等效，所以并不破壞 TRS。這樣的系統(tǒng)不會(huì)顯現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)，但動(dòng)使得整體有凈的自旋流，所以稱(chēng)為量子自旋霍爾效應(yīng) [11–13]兩個(gè)自旋分支系統(tǒng)可以被視作一對(duì)孿生的整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，亦霍爾效應(yīng)！所以我們只需要去除其中一個(gè)分支就可以實(shí)現(xiàn)量子具體的辦法是將量子自旋霍爾系統(tǒng)摻雜磁性材料來(lái)破壞掉時(shí)間得自旋相反的電子感受到的磁場(chǎng)不等，則自然就有非零的霍爾電]。是量子自旋霍爾效應(yīng)的意義不僅僅在于它和量子反�；魻栃�(yīng)加振奮人心的地方在于這樣一個(gè)效應(yīng)可以很自然地從二維推廣到


本文編號(hào)：3272387