拓扑绝缘体

摘要： 拓扑光子学逐步成为重要的物理光学原理和方法,其光场调控的新颖方式引起了人们极大的兴趣。近年来人们借助拓扑光子学理论,采用光子晶体、超构表面等一类人工亚波长光学超结构,提出并实现了微波波段或光波段的宽带单向传输、抗散射传输等新奇光学现象。根据拓扑光子学的发展历程,简要回顾了基于类量子霍尔、类量子自旋霍尔、类量子能谷霍尔等类量子效应光子晶体的拓扑物理特性和设计方法。进一步,分析了拓扑光子晶体在微纳集成光子与光量子器件方面的潜在应用。未来,随着人们对超结构的物理原理、光电设计、制备工艺、封装测试等研究的不断深入,超构光子学将成为新一代信息技术领域的重要组成部分,并有望在硅光电子学、集成电路、微光学技术、显微成像、光量子计算、量子精密测量等基础与应用领域,产生积极深远的影响。

摘要： 近日,上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系区域光纤通信网和新型光通信系统国家重点实验室何广强团队和姜淳团队在拓扑量子光学领域取得进展,研究成果以《Topological Protection of Continuous Frequency Entangled Biphoton States》(《拓扑保护的连续频率纠缠双光子态》)为题在国际期刊Nanophotonics发表。该工作提出了一种在光拓扑绝缘体中实现受拓扑保护的连续频率纠缠双光子态的方案。

摘要： 量子自旋霍尔效应通常存在于二维拓扑绝缘体中,其具有受拓扑保护的无耗散螺旋边界态.2014年,理论预言单层1T'相过渡金属硫族化合物是一类新型的二维量子自旋霍尔绝缘体.其中,以单层1T'-WTe_(2)为代表的材料体系具有原子结构稳定、体带隙显著、拓扑性质易于调控等许多独特的优势,对低功耗自旋电子器件的发展具有重要的意义.本文总结了单层1T'-WTe_(2)在实验上的最新进展,包括基于分子束外延生长的材料制备,螺旋边界态的探测及其对磁场的响应,掺杂、应力等手段在单层1T'-WTe_(2)中诱导出的新奇量子物态等.也对单层1T'-WTe_(2)未来可能的应用前景进行了展望.

摘要： 2022年7月31日下午ICCM论坛聚焦基础科学与国际合作,中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤,就“从拓扑到拓扑绝缘体”做主题报告,以拓扑绝缘体为首的拓扑材料在建设信息高速公路与量子计算方面的应用,围绕科学领域前沿问题与热点展开跨领域、跨学科的对话.拓扑绝缘体是指物体的电子结构具有拓扑的性质,其中物体内部的电子是绝缘的。

摘要： 基于二维拓扑绝缘体硅烯和锗烯,理论上提出了一种适用于自旋偏压的光控晶体管.利用非平衡格林函数方法,计算了非共振圆偏振光场对硅烯和锗烯晶体管输出电流的影响.研究表明,硅(锗)烯的拓扑性质与漏极电流的输出特性均受控于入射圆偏振光场的手征性和强度.硅烯晶体管在较弱的左旋圆偏振光场和自旋偏压的作用下,可对外输出纯自旋流和完全极化的自旋向上的电流.在强场的作用下,硅烯边缘态发生相变形成带隙,晶体管处于截止状态,对外输出电流几乎为零.有别于硅烯晶体管,锗烯晶体管在较弱光场辐照条件下可以获得稳定的纯自旋流,在强场的作用下对外输出100%极化的自旋向下的电流.通过对中心器件区域同时施加不同手性的圆偏振光,利用非共振偏振光场诱导的边缘态相变和局域光场引起的能带失配可使锗烯晶体管由开态转换到关态.硅烯和锗烯光控晶体管处于开态时自旋相关电流的输出极值几乎相等,但是锗烯光控晶体管的击穿电压相较于硅烯晶体管有显著提高,锗烯光控晶体管可以在更高的温度保持有效的工作状态.

摘要： 利用非平衡格林函数方法,理论研究了多种组合形式的局域交换场对锡烯纳米带自旋输运性质的影响.研究表明锡烯自旋相关电导、边缘态和体能带都显著地依赖于不同区域交换场的方向和强度.在[Ⅰ:±Y,Ⅱ:+Z,Ⅲ:±Y]方向交换场的共同作用下,边缘态受Y方向交换场影响形成带隙,禁带宽度与交换场强度M成正比,在-M

摘要： 提出一种基于超导传输线腔的一维晶格理论方案,其中包含两种超导微波腔系统.通过调控磁通量子比特来操纵临近和次临近晶胞之间的相互作用,使其获得集体动力学演化规律,来研究其中的拓扑特性.首先,分析了奇偶晶格数目的能谱和边缘状态,发现奇偶晶格数将会影响系统的拓扑特性,并且边缘状态分布发生翻转过程.其次,在次临近的相互作用下,发现其相互作用存在相互制约现象,通过调控其相互作用,可以实现系统拓扑相变和拓扑量子态的传递过程.最后,研究了缺陷对拓扑特性的影响,发现缺陷势能较小时,系统能带变化周期稳定,边缘态保持不变,能谱产生微小波动,并且可以区分;缺陷势能较大时,能带分布被破坏,将会变得无序和混乱.根据本文的研究结果,可以设计一些新型量子器件,应用在量子光学和量子信息处理中.

摘要： 提出一种基于耦合光力系统的一维晶格理论方案,其中由多个腔场模和机械模式组成,通过调控系统的参数,使其获得集体动力学演化规律,来研究其中的拓扑相变和拓扑量子通道.首先,通过分析该晶格系统的能谱和边缘态,研究其拓扑特性和拓扑量子通道.其次,基于拓扑绝缘体的散射理论和输入输出关系,研究平均光子数和反射系数相的环绕数,探测系统的拓扑边缘态和拓扑不变量.另外,考虑无序缺陷对拓扑特性的影响,发现系统受拓扑的保护,使边缘态对其具有鲁棒性;但无序和微扰大于能隙时,边态模和不变量会发生改变.该理论研究结果可以应用于量子通信和量子信息处理中.

摘要： 在拓扑领域中发现可以通过大数据搜索拓扑绝缘体,使得此领域对材料的探索转变为对材料性质的研究.半Heusler合金体系是非平庸拓扑绝缘体材料的重要载体.通过全势线性缀加平面波方法计算Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构.采用各种关联泛函计算LiAuS的平衡晶格常数,发现得到的能带图均为具有反带结构的拓扑绝缘体,而且打开了自然带隙.较小的单轴应力破坏立方结构后也破坏了此类拓扑绝缘体的自然带隙,通过施加单轴拉应力直到四方结构的平衡位置时,系统带隙值约为0.2 eV,这与立方结构平衡位置得到的带隙结果一致.运用同族元素替代的手段,实现了在保证材料拓扑绝缘体性质的同时,不改变立方结构,在体系的平衡晶格常数下使得材料的带隙打开,从而提高了实验合成拓扑绝缘体材料的可行性.

摘要： 采用椭偏法测量了拓扑绝缘体Bi2Te3单晶的复折射率.运用经典的德鲁德和托克-洛伦兹模型分别对拓扑绝缘体表面态和体态进行拟合,获得了其折射率和消光系数,并分析了色散曲线的变化规律.结果 表明:Bi2 T e3拓扑绝缘体的体态具有类半导体特性(含带隙),折射率在近红外波段可达7以上;表面态具有类金属特性,厚度约为2.52 nm.

摘要： 拓扑绝缘体是近年来新发现的一类拓扑物态.与量子霍尔系统不同,拓扑绝缘体的拓扑特性由自旋轨道耦合引起,具有时间反演对称性.在厚度仅几纳米的拓扑绝缘体薄膜中,自旋极化狄拉克表面态和量子尺寸效应的共同作用可以使电子能带、自旋结构及拓扑性质产生丰富的变化,并可以通过多种手段对其进行调控.在拓扑绝缘体的量子薄膜中通过磁性掺杂引入铁磁序,可以破坏其时间反演对称性,导致量子反常霍尔效应等多种新奇的量子现象.作者结合分子束外延生长技术和角分辨光电子能谱、扫描隧道显微镜、输运测量技术对磁性掺杂拓扑绝缘体量子薄膜的生长、电子结构及物理性质进行了详细的研究，实现了对其电子结构、拓扑性质、载流子浓度及磁学、电学性质的调控，并在最近于磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜中实现了量子反常霍尔效应。拓扑绝缘体和磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜的独特性质和表现出的新奇量子现象使其有望应用于未来的低能耗电子器件中。

摘要： 近年来,拓扑绝缘体因其独特的物理性质及良好的应用前景在凝聚态物理和材料科学领域引起了广泛的研究兴趣,尤其是三维拓扑材料Bi2Se3备受关注.本工作中,用高分辨电子显微镜研究Bi2Se3的结构与微结构. 由于层状晶体Bi2Se3中每五层之间，即Se-Se之间是范德华键，键结合力很弱，BiSe晶体易沿(001)面解理和滑移，因此该类晶体中存在多种缺陷。给出一张沿[100]方向拍摄的包含缺陷的高分辨像，从缺陷核心的滤波像上可以明显看到位错中多余的半原子面。为得到缺陷核心的原子组态。位错的柏氏回路，柏氏矢量b=a[010]。原子分辨率水平的缺陷核心结构还在进一步分析中。

摘要： 拓扑绝缘体是近年来新发现的一类拓扑物态。作者结合分子束外延生长技术和角分辨光电子能谱、扫描隧道显微镜、输运测量技术对磁性掺杂拓扑绝缘体量子薄膜的生长、电子结构及物理性质进行了详细的研究，实现了对其电子结构、拓扑性质、载流子浓度及磁学、电学性质的调控，并最终在磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜中实现了量子反常霍尔效应。拓扑绝缘体和磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜的独特性质和表现出的新奇量子现象使其有望应用于未来的低能耗电子器件中。

摘要： 本文首先以六角晶格为研究对象，以弹性波中的纵波为研究条件，构造了一种平行四边形元胞结构，并通过改变结构参数使结构能带中的狄拉克锥简并打开，并发现了该结构具有能带反转的特性，利用这种特性，对结构进行拓扑设计，构建了一对纵波的赝自旋态，即振动响应主要局域在结构中心(拓扑边界)，而边界两侧结构的振动响应被抑制，实现了拓扑表面态。并通过设计复杂的拓扑边界，验证了振动能够按照所设计的路径传播，实现了弹性波的精确引导，可以利用此效果实现减振平台的设计，实现内被保护结构对弹性波的完全“绝缘”。

摘要： 本文首先以六角晶格为研究对象，以弹性波中的纵波为研究条件，构造了一种平行四边形元胞结构，并通过改变结构参数使结构能带中的狄拉克锥简并打开，并发现了该结构具有能带反转的特性，利用这种特性，对结构进行拓扑设计，构建了一对纵波的赝自旋态，即振动响应主要局域在结构中心(拓扑边界)，而边界两侧结构的振动响应被抑制，实现了拓扑表面态。并通过设计复杂的拓扑边界，验证了振动能够按照所设计的路径传播，实现了弹性波的精确引导，可以利用此效果实现减振平台的设计，实现内被保护结构对弹性波的完全“绝缘”。

摘要： 本文首先以六角晶格为研究对象，以弹性波中的纵波为研究条件，构造了一种平行四边形元胞结构，并通过改变结构参数使结构能带中的狄拉克锥简并打开，并发现了该结构具有能带反转的特性，利用这种特性，对结构进行拓扑设计，构建了一对纵波的赝自旋态，即振动响应主要局域在结构中心(拓扑边界)，而边界两侧结构的振动响应被抑制，实现了拓扑表面态。并通过设计复杂的拓扑边界，验证了振动能够按照所设计的路径传播，实现了弹性波的精确引导，可以利用此效果实现减振平台的设计，实现内被保护结构对弹性波的完全“绝缘”。

摘要： 本文首先以六角晶格为研究对象，以弹性波中的纵波为研究条件，构造了一种平行四边形元胞结构，并通过改变结构参数使结构能带中的狄拉克锥简并打开，并发现了该结构具有能带反转的特性，利用这种特性，对结构进行拓扑设计，构建了一对纵波的赝自旋态，即振动响应主要局域在结构中心(拓扑边界)，而边界两侧结构的振动响应被抑制，实现了拓扑表面态。并通过设计复杂的拓扑边界，验证了振动能够按照所设计的路径传播，实现了弹性波的精确引导，可以利用此效果实现减振平台的设计，实现内被保护结构对弹性波的完全“绝缘”。

摘要： 绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)，以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供由剖面为圆形的绕线构成的线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)设置在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧；第二凸缘部(52)设置在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。所述线圈缠绕部(50)具有倾斜面(50a)，该倾斜面(50a)与第一凸缘部(51)连接且以从所述第一凸缘部(51)朝着所述第二凸缘部(52)自所述齿部(42)的上表面(42a)算起的高度逐渐变高的方式倾斜。在将所述线圈的线径设为D(mm)，将以所述齿部的轴向端面为基准面的情况下的所述倾斜面50a的倾斜角设为α(°)时，满足以下关系：0＜(－6.8D+b)≤α＜30(b为常数，8.3≤b≤11.6)。

摘要： 本发明公开了一种绝缘体。该绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)形成在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧，且具有朝着线圈缠绕部(50)引导线圈(7)的线圈导入槽(53)；第二凸缘部(52)形成在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。线圈导入槽(53)具有第一槽部(53a)，该第一槽部(53a)以与第一凸缘部(51)的内表面(51a)所成的角度θ为锐角的方式延伸。

摘要： 本发明公开了一种绝缘体。该绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)形成在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧，且具有朝着线圈缠绕部(50)引导线圈(7)的线圈导入槽(53)；第二凸缘部(52)形成在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。线圈导入槽(53)具有第一导入槽(53a)和第二导入槽(53b)，第一导入槽(53a)和第二导入槽(53b)以径向为基准彼此面对称且分别以与第一凸缘部(51)的内表面(51a)所成的角度θ为锐角的方式延伸。

摘要： 提出一种用于制造空心电绝缘体的方法，包括以下步骤：提供芯体；将第一纤维元件的第一卷绕层(2)卷绕到芯体上；将第二纤维元件(8)的第二卷绕层(7)卷绕到芯体的端部区域(10)上，第一卷绕层(2)具有第一纤维元件的线匝，所述第一纤维元件的线匝与芯体的主延伸方向(R)成第一卷绕角；第二卷绕层(7)具有第二纤维元件(8)的线匝(18)，所述第二纤维元件的线匝与芯体的主延伸方向(R)成大于第一卷绕角的第二卷绕角(α2)，并且芯体的内部区域(11)没有第二卷绕层(7)。此外给出空心电绝缘体及其应用。

摘要： 本发明公开了一种绝缘体。该绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)形成在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧，且具有朝着线圈缠绕部(50)引导线圈(7)的线圈导入槽(53)；第二凸缘部(52)形成在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。线圈导入槽(53)具有第一导入槽(53a)和第二导入槽(53b)，第一导入槽(53a)和第二导入槽(53b)以径向为基准彼此面对称且分别以与第一凸缘部(51)的内表面(51a)所成的角度θ为锐角的方式延伸。

摘要： 绝缘体(5)包括：线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)，以及第二凸缘部(52)。线圈缠绕部(50)供由剖面为圆形的绕线构成的线圈(7)缠绕；第一凸缘部(51)设置在线圈缠绕部(50)的铁心扇形体(41)侧；第二凸缘部(52)设置在线圈缠绕部(50)的齿部(42)的径向内端侧。所述线圈缠绕部(50)具有倾斜面(50a)，该倾斜面(50a)与第一凸缘部(51)连接且以从所述第一凸缘部(51)朝着所述第二凸缘部(52)自所述齿部(42)的上表面(42a)算起的高度逐渐变高的方式倾斜。在将所述线圈的线径设为D(mm)，将以所述齿部的轴向端面为基准面的情况下的所述倾斜面50a的倾斜角设为α(°)时，满足以下关系：0＜(－6.8D+b)≤α＜30(b为常数，8.3≤b≤11.6)。

摘要： 绝缘体(5)包括线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52)，线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕，第一凸缘部(51)设在线圈缠绕部(50)的靠铁心扇形体(41)一侧，且具有将线圈(7)引导至线圈缠绕部(50)的线圈导入区域(53)，第二凸缘部(52)设在线圈缠绕部(50)的靠齿(42)径向内端一侧。从外周面(50a)延伸出去的突起部(54)设为位于线圈导入区域(53)的出口(53a)附近且线圈(7)的第一层中第一周绕线(711)与第二周绕线(712)之间。

摘要： 绝缘体(5)包括第一凸缘部(51)和第二凸缘部(52)，第一凸缘部(51)设在供线圈(7)缠绕的线圈缠绕部(50)的靠铁心扇形体(41)一侧，且具有将线圈(7)引导至线圈缠绕部(50)的线圈导入槽(53)，第二凸缘部(52)设在供线圈(7)缠绕的线圈缠绕部(50)的靠齿(42)径向内端一侧。在线圈缠绕部(50)的表面，从第一凸缘部(51)的根部朝向径向内侧设有由凹凸部(54a)构成的移动限位部(54)。凹凸部(54a)的平均长度比线圈(7)的线径短，凹凸部(54a)的算术平均粗糙度Ra比线圈缠绕部(50)上移动限位部(54)以外的部分即平滑表面部(55)的算术平均粗糙度Ra’大。

摘要： 绝缘体(5)包括线圈缠绕部(50)、第一凸缘部(51)以及第二凸缘部(52)，线圈缠绕部(50)供线圈(7)缠绕，第一凸缘部(51)设在线圈缠绕部(50)的靠铁心扇形体(41)一侧，且具有将线圈(7)引导至线圈缠绕部(50)的线圈导入槽(53)，第二凸缘部(52)设在线圈缠绕部(50)的靠齿(tooth)(42)径向内端一侧。在线圈缠绕部(50)的表面与第二凸缘部(52)的内表面(52a)之间的角部，形成有从线圈缠绕部(50)的表面起的高度为H的突起部(54)。设线圈(7)的线径的一半值为r时，高度H在0.9r(1+tan30°)＜H＜1.1r(1+tan30°)的范围内。

摘要： 本发明针对现有技术的局限性，提出了一种赝自旋拓扑状态和高阶拓扑状态并存的水下声学拓扑绝缘体，利用月牙状的散射体来实现频带反转，能够构造出伪时间反演对称性以及有限四边形声学结构，可以实现类似于电子系统中的量子霍尔效应(Quantum Hall Effect，QHE)的赝自旋状态，具有自旋方向依赖性的单向传输的边界以及良好的的鲁棒性，并且不受诸如直角弯曲、孔洞和无序之类的缺陷的影响；可采用普通材料实现，拓扑带隙非常宽，结构较为简单，在实际应用中有很大潜力。