吴健教授研究组在Physical Reivew Letters上发表拓扑绝缘体方向的最新工作

2011年1月01日

吴健教授研究组在Physical Reivew Letters上发表拓扑绝缘体方向的最新工作 2011-09-24

我系吴健教授、段文晖教授研究组,与美国犹他大学刘峰教授、吴咏时教授,德国维尔兹堡大学刘朝星博士合作,完成工作“Stable Nontrivial Z2 topology in ultrathin Bi (111) films”,并发表在9月23日的 Phys. Rev. Lett.(107, 136805, 2011)上。该工作从理论上预测单质铋薄膜可以成为新的拓扑绝缘体候选材料。

作为一类对信息技术具有深远影响的新型材料,拓扑绝缘体近年来成为凝聚态物理学、材料科学等领域的热点问题,同时也是我系凝聚态方向的重点攻关课题之一。推进拓扑绝缘体实用化的一个主要是困难是材料制备,因此从理论上预测新的更易制备和应用的拓扑绝缘体材料是该领域的重要问题。

基于第一性原理计算,吴健教授研究组发现单质铋薄膜具有稳定奇特的拓扑性质,通过进一步的表面改性可以被调制为二维拓扑绝缘体。该结果更正了2006年由日本科学家提出的铋膜拓扑性质存在奇偶振荡的理论预测(PRL, 97, 236805),指出由于层间相互作用,铋膜稳定在非平庸拓扑相。这是到目前为止,理论上预测的结构最简单的二维拓扑绝缘体候选材料之一,具有潜在的应用价值。