自旋手性材料中的贝里位相效应和反常量子输运研究

以稀土钼氧化物为代表的自旋手性强关联系统一直是凝聚态物理领域的研究热点之一。近年来由于在贝里位相效应方面取得的重大进展和自旋电子学的蓬勃发展，使得研究自旋手性材料中的贝里位相效应和量子输运现象成为当前凝聚态物理中一个重要的前沿问题。本项目拟对这一前沿问题开展深入探索，做出具有创新意义的基础研究工作。研究内容主要包括自旋手性带来的贝里位相效应对系统的轨道磁性、反常霍尔电导及热导系数等物理量的重要影响；发展轨道磁化率的贝里位相半经典理论，并将其应用到自旋手性系统中去，从而建立起一套与目前利用贝里位相计算电极化率方法相平行的计算磁极化率的理论方法；研究自旋手性系统中的边界态、边界孤子、分数化电荷等一系列拓扑缺陷性质，探索这些拓扑缺陷带来的新奇现象，如量子霍尔电导、环电流、量子阻塞等；研究自旋手性产生的反常自旋输运问题。本项目的研究工作会推进人们对贝里位相效应的认识，促进自旋手性系统研究的发展。

本项目主要研究以稀土钼氧化物为代表的自旋手性强关联系统中的贝里位相效应和量子输运现象，并以之为基础，将研究对象扩充到拓扑绝缘体和石墨烯系统。研究内容主要包括自旋手性带来的贝里位相效应对系统的轨道磁性、反常霍尔电导及热导系数等物理量的重要影响；发展轨道磁化率的贝里位相半经典理论，并将其应用到自旋手性系统中去；研究自旋手性系统中的边界态、边界孤子、分数化电荷等一系列拓扑缺陷性质，探索这些拓扑缺陷带来的新奇现象，如量子霍尔电导、环电流、量子阻塞等；研究自旋手性产生的反常自旋输运问题；拓扑绝缘体系统中的磁激子性质以及分数霍尔效应等。本项目的研究工作会促进自旋手性系统研究的发展，加深人们对拓扑绝缘体性质的认识。