[發明專利]拓撲絕緣體結構的制備方法

有效

• 申請號: 201210559458.1
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN102995117A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 薛其坤;何珂;馬旭村;陳曦;王立莉;常翠祖;馮硝;李耀義;賈金鋒
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國科學院物理研究所
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B25/18;C30B29/46;H01L43/14
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明屬于凝聚態物理領域，涉及一種拓撲絕緣體結構的制備方法。

背景技術

霍爾效應(Hall?effect,?HE)是由美國物理學家霍爾(E.?H.?Hall)于1879年在研究金屬的導電結構時發現的。當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現電勢差，這一現象便是霍爾效應。隨后科學家們在磁性材料中發現了反常霍爾效應(anomalous?Hall?effect,?AHE)以及在半導體中發現了自旋霍爾效應(spin?Hall?effect,?SHE)。從理論上講，這三種霍爾效應在一定的條件下應該存在其相應的量子化形式。1980?年，德國物理學家克利青(K.?V.?Klitzing)等在研究極低溫度和強磁場中的半導體二維電子氣的輸運性質時發現了量子霍爾效應(quantum?Hall?effect,?QHE)(Klitzing?K.?V.?et?al.,?New?Method?for?High-Accuracy?Determination?of?the?Fine-Structure?Constant?Based?on?Quantized?Hall?Resistance,?Phys?Rev?Lett,?1980,?45:494-497)。之后，美籍華裔物理學家崔琦(D.?C.?Tsui)和美國物理學家施特默(H.?L.?Stormer)在更強磁場下研究量子霍爾效應時發現了分數量子霍爾效應(fractional?quantum?Hall?effect,?FQHE)(Tsui?D.?C.?et?al.,?Two-Dimensional?Magnetotransport?in?the?Extreme?Quantum?Limit.?Phys?Rev?Lett,?1982,?48:1559-1562)。2006年，斯坦福大學美籍華裔理論物理學家張首晟教授的預測，在HgTe的量子阱中可以實現所謂的“量子自旋霍爾效應”?(quantum?spin?Hall?effect,?QSHE)?(Bernevig?B.?A.?et?al.,?Quantum?spin?Hall?effect?and?topological?phase?transition?in?HgTe?quantum?wells,?Science,?2006,?314:1757-1761.)。2007年量子自旋霍爾效應被證明確實存在(Konig?M.?et?al.?Qauntum?spin?Hall?insulator?state?in?HgTe?quantum?wells.?Science,?2007,?318:766-770)。唯獨量子化的反常霍爾效應(quantum?anomalous?Hall?effect,?QAHE)至今未在實驗中觀測到。QAHE就是零磁場下的量子霍爾效應，不需朗道能級就可以使霍爾電阻=h/e²=25.8千歐（h為普朗克常數，e為電子電荷），即量子電阻，可以擺脫量子霍爾效應對強磁場和樣品高遷移率的要求，具有現實的應用意義。