拓扑绝缘体若干理论问题研究

本项目将围绕拓扑绝缘体的物理性质，理论上研究拓扑绝缘体中保持时间反演对称的相互作用（如电声子作用）对无能隙边缘态稳定性的影响，探讨探测Z2拓扑分类的实验方案；研究拓扑绝缘体与磁体、超导体界面的物理性质，探索产生和操控Majorana费米子的新方法；与实验组合作研究拓扑绝缘体的输运和光学性质；研究拓扑绝缘体的热电性质。这些研究将加深人们对于拓扑绝缘体这种新的物质态的理解，将有助于更深入地理解电子态的量子特性，也将对拓扑量子计算以及自旋电子学领域提供新的知识和新的研究方法，并为可能的应用打下理论基础。

本项目围绕拓扑绝缘体及与电子自旋相关现象中若干理论问题开展研究。对于拓扑绝缘体，我们着重研究了对于输运有重要影响的表面态的散射问题。我们将极端点理论用于研究拓扑绝缘体表面态的准粒子相干，理论预言的表面台阶和非磁点缺陷散射导致的STS谱与实验符合极好；我们研究了拓扑绝缘体中的电声子相互作用，指出对于背散射禁戒的表面态，LA声子散射对其输运的影响不容忽视。我们提出和研究了一些新型的拓扑绝缘体，如5d 过渡金属氧化物构成的具有Corundum结构的拓扑绝缘体，一维拓扑绝缘体中的螺旋态及自旋Bloch振荡，莫比乌斯环上的拓扑绝缘体；探索了拓扑绝缘体的器件应用（包括热电器件和pn结）。对于自旋流和电子自旋相干性调控，我们深入研究半导体中纯自旋流的对称性及其线性和非线性光学效应的物理机理；提出了利用自发辐射来调控电子自旋相干性的理论；研究强THz场中的半导体光激发频率对于THz伴带的效应，预言了原子物理所没有的新效应。在本基金的支持下,我们发表期刊学术论文9篇（含PRL 1篇、PR系列 ５篇,New J Phys 1篇，全部标注基金号），国际会议录论文4篇。参加国际会议做邀请报告7次，重要国际会议口头报告或张贴报告６篇，国内会议特邀报告1次。毕业博士3位，1位博士论文被评为全国百篇优秀博士论文。