界面调控常规半导体拓扑绝缘体相变

基本信息
批准号:11504366
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张东
学科分类:
依托单位:中国科学院半导体研究所
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙建鹏,张锐
关键词:
极化电场拓扑绝缘体量子自旋霍尔效应自旋轨道耦合半导体界面与异质结
结项摘要

Topological insulators have aroused enormous interests for its unique electronic structures. However, the application of topological insulators in future spintronics is currently restricted by the small spin-orbital coupling induced bandgap and the rare abundance of the elements. An alternative way is to drive commonly-used semiconductors into topological insulator phases. In this application, we construct direct bandgaped semiconductor heterostructures and superlattices by rational design. Accompanied with interface strain manipulation, the strong intrinsic polarized electric field induced by the charge accumulation in each interface will invert the bandgap, generate large Rashba spin-orbit coupling effect and finally drive commonly-used semiconductors into topological insulators. In order to accurately describe this topological phase transition, we will develop a fast and efficient electronic structures calculation code based on the state-of-arts first-principles calculations.

近年来拓扑绝缘体引起了凝聚态物理学领域浓厚的研究兴趣。拓扑绝缘体在下一代自旋电子学器件的应用可能受到两大因素的制约:一则因为自旋轨道耦合打开的反转带隙较小,易受热扰动湮没,二则因为组成拓扑绝缘体的元素一般丰度较低,可能难于广泛应用。本项目旨在通过合理的界面设计把常规半导体驱动到拓扑绝缘体相。关键在于利用半导体异质结与超晶格极性界面处的电荷积累,同时辅以界面应力调制等手段,以获得极强的内建电场。 这一内建电场可以反转常规半导体能带顺序,并显著增强Rashba自旋轨道耦合强度,从而实现传统常规半导体的拓扑绝缘体转变。

项目摘要

项目执行紧扣研究总体目标,通过对传统半导体界面、二维材料平面内异质结界面、二维材料范德瓦尔斯界面以及混合维度界面的广泛研究,证明了界面作为一个普适手段,可以有效调控系统电子结构,实现丰富物相。我们按照计划完成了一套快速、精确的界面系统计算方法。超越最初4-6篇发表文章的指标,三年间发表SCI收录论文23篇,其中包括PRL 1篇,PRB重点推荐文章2篇,2D Materials 2篇,ACS NANO 3篇,JPCL 1篇,Materials Today 1篇,上述论文发表至今已被引用300余次,其中不乏国际同行的高度评价。项目执行期满,共培养博士毕业生两名,完成了人才培养指标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

张东的其他基金

批准号:41573095
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:31471406
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:50208015
批准年份:2002
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51166008
批准年份:2011
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31872937
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51107136
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51106033
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41103053
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608266
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970445
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31572305
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81302153
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671561
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:40606044
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31672101
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31271441
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31260271
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41576161
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:20344003
批准年份:2003
资助金额:6.00
项目类别:专项基金项目
批准号:20474043
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:50472090
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:31201741
批准年份:2012
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61100170
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1730117
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31872964
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:41276142
批准年份:2012
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:81371292
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51806093
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51477168
批准年份:2014
资助金额:94.00
项目类别:面上项目
批准号:41771447
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21244002
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30200290
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29674004
批准年份:1996
资助金额:8.50
项目类别:面上项目
批准号:31560313
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:20874074
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31301753
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

Floquet拓扑绝缘体系统的拓扑相变及输运性质的研究

批准号:11804070
批准年份:2018
负责人:陈梦南
学科分类:A2003
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

拓扑绝缘体自旋极化精细电子结构及拓扑量子相变研究

批准号:11704394
批准年份:2017
负责人:刘中灏
学科分类:A20
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

拓扑绝缘体异质结中界面电子结构调控的研究

批准号:11304206
批准年份:2013
负责人:田晓庆
学科分类:A2004
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

分数陈绝缘体的拓扑激发与量子相变

批准号:11874325
批准年份:2018
负责人:王一飞
学科分类:A2009
资助金额:64.00
项目类别:面上项目