德克薩斯大學達拉斯分校的科學家及其合作者將卓越的晶體生長技能與理論預測相結(jié)合，揭示了對稱為拓撲絕緣體的材料的新見解。
拓撲絕緣體 (TI) 在內(nèi)部表現(xiàn)得像絕緣體，但在外部則是導體。拓撲絕緣體有一些獨特的家族：強 TI，在自然界中很常見;弱 TI，在實驗室中很少見且難以生產(chǎn);另一個罕見的類稱為高階 TI。
例如，在立方體形狀的強拓撲絕緣體中，所有六個面都可以穩(wěn)健地傳導電子。在弱 TI 中，只有四個面導電，而頂面和底面保持絕緣。在高階 TI 中，電子僅沿選定的鉸鏈移動，其中兩個晶面相交。
這項新研究與萊斯大學、加州大學伯克利分校、俄亥俄州立大學等的實驗家合作，于 8 月 24 日在線發(fā)表在《物理評論 X》上。研究結(jié)果首次清楚地表明，德克薩斯大學達拉斯實驗室中由鉍和碘制成的晶體不僅是弱拓撲絕緣體，而且在室溫下還會發(fā)生相變，轉(zhuǎn)變?yōu)樾陆Y(jié)構(gòu)，從而顯著改變材料的電子特性。
“我們相信我們的研究提供了確鑿證據(jù)，聲稱這碘化鉍材料是一種弱TI表示，”兵呂醫(yī)生，該研究的通訊作者之一的助理教授物理學在自然科學和數(shù)學學院在UT達拉斯。他的團隊生產(chǎn)了大型、高質(zhì)量的碘化鉍晶體，使這些發(fā)現(xiàn)成為可能。“其他研究人員聲稱已經(jīng)產(chǎn)生了弱 TI，但他們的證據(jù)并不那么有力。
“我們還清楚地證明，在室溫范圍內(nèi)只有很小的溫降，這種材料就會經(jīng)歷從弱 TI 到更高階 TI 的拓撲相變。這顯著改變了它傳導電子的方式，”他說。
德克薩斯大學達拉斯分校物理學副教授、該研究的通訊作者Fan Zhang 博士說：“這項工作不僅對室溫下潛在的電子或計算應用很重要，還因為它代表了兩個全新的數(shù)個電子以兩種驚人的方式組織起來的物質(zhì)相。”
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