拓撲絕緣體

拓撲絕緣體是一種內部絕緣,界面允許電荷移動的材料。
在拓撲絕緣體的內部,電子能帶結構和常規(guī)的絕緣體相似,其費米能級位于導帶和價帶之間。在拓撲絕緣體的表面存在一些特殊的量子態(tài),這些量子態(tài)位于塊體能帶結構的帶隙之中,從而允許導電。這些量子態(tài)可以用類似拓撲學中的虧格的整數(shù)表征,是拓撲序的一個特例。 

拓撲絕緣體基本信息

中文名 拓撲絕緣體 外文名 Topological Insulator
所屬學科 凝聚態(tài)物理 內????容 新奇量子特性的物質狀態(tài)
特????點 信息的傳遞可以通過電子的自旋 類????別 絕緣體

由于時間反演對稱性的存在,拓撲絕緣體可由取值于?2的不變量來分類,稱為?2不變量。

?2不變量的物理意義為未配對的馬約拉納零模的存在性,即交叉的邊緣態(tài)形成的錐形奇點。

?2不變量可視為動量空間上的普法夫線叢的斯蒂弗爾-惠特尼類。

拓撲絕緣體造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
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行情 品牌 單位 稅率 供應商 報價日期
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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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按照導電性質的不同,材料可分為“導體”和“絕緣體”兩大類;而更進一步,根據(jù)電子態(tài)的拓撲性質的不同,“絕緣體”和“導體”還可以進行更細致的劃分。拓撲絕緣體就是根據(jù)這樣的新標準而劃分的區(qū)別于其他普通絕緣體的一類絕緣體。拓撲絕緣體的體內與人們通常認識的絕緣體一樣,是絕緣的,但是在它的邊界或表面總是存在導電的邊緣態(tài),這是它有別于普通絕緣體的最獨特的性質。這樣的導電邊緣態(tài)在保證一定對稱性(比如時間反演對稱性)的前提下是穩(wěn)定存在的,而且不同自旋的導電電子的運動方向是相反的,所以信息的傳遞可以通過電子的自旋,而不像傳統(tǒng)材料通過電荷來傳遞。

時間反演拓撲絕緣體,簡稱拓撲絕緣體,為擁有被?2時間反演對稱性與U(1)對稱性(電荷守恒)保護的導電邊緣態(tài)的材料。

拓撲絕緣體常見問題

  • 導體和絕緣體

    善于傳導電流的物質稱為導體,不善于傳導電流物質稱為絕緣體。導體導體中存在大量可以自由移動的帶電物質粒,稱為載流子。在外電場作用下,載流子作定向運動, 形成了明顯的電流。金屬是最常見的一類導體(見電導電...

  • pvc板是絕緣體嗎?

    中文名稱:聚氯乙烯 英文名稱:polyvinylchloride,PVC 聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能,可作低頻絕緣材料,其化學穩(wěn)定性也好。由于聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差,長時間加熱會導致分解,放出HCL...

  • 陶瓷是絕緣體嗎

    陶瓷是絕緣體la,很多材料都用陶瓷做,比如說保險栓~~

拓撲絕緣體的電子能帶結構定義了動量空間上的向量叢,稱為布洛赫叢。該布洛赫叢有自然的埃爾米特度量,故為偶數(shù)階希爾伯特叢,即每根纖維均為內積空間。

拓撲絕緣體是一種具有新奇量子特性的物質狀態(tài),物理學的重要科學前沿之一。根據(jù)能帶理論,傳統(tǒng)上固體材料可以按照其導電性質分為絕緣體、導體和半金屬,其中絕緣體材料在其費米能處存在著有限大小的能隙,因而沒有自由載流子;金屬材料在費米能級處存在著有限的電子態(tài)密度,進而擁有自由載流子;半導體材料在費米能處沒有能隙,但是費米能級處的電子態(tài)密度仍然為零。而拓撲絕緣體是一類非常特殊的絕緣體,從理論上分析,這類材料的體內的能帶結構是典型的絕緣體類型,在費米能處存在著能隙,然而在該類材料的表面則總是存在著穿越能隙的狄拉克型的電子態(tài),因而導致其表面總是金屬性的。拓撲絕緣體這一特殊的電子結構,是由其能帶結構的特殊拓撲性質所決定的。

拓撲絕緣體研究現(xiàn)狀:

第一代, 碲化汞(HgTe)量子阱

第二代, BiSb 合金

第三代, Bi2Se3, Sb2Te3, Bi2Te3 等化合物

從理論上說,拓撲絕緣體是由電荷的U(1)對稱性以及時間反演對稱性共同保護的拓撲態(tài)。只要U(1)對稱性和時間反演對稱性同時存在,拓撲絕緣體的邊緣態(tài)就一定是非平庸的,并且,這樣的邊緣態(tài)絕對不能在有同樣對稱性的低維度系統(tǒng)中實現(xiàn)。在理論上人們已經意識到,其他的對稱性同樣可以保護類似的拓撲絕緣體(或者拓撲超導體,取決于對稱性中是否包括電荷的U(1)對稱性)。并且,從2009年以來,人們已經對沒有相互作用的費米子系統(tǒng)的所有拓撲絕緣體或者拓撲超導體進行了成功分類。2011年以來,拓撲絕緣體的概念已經被拓展成為一個更為寬泛的概念:對稱保護拓撲態(tài)(Symmetry Protected Topological States)。凝聚態(tài)理論物理學界已經對各個維度的玻色子系統(tǒng)中的對稱保護拓撲態(tài)進行了較為完整的分類。但是對于所有維度的有強相互作用的費米子系統(tǒng)中對稱保護拓撲態(tài)的分類還沒有最后完成。

從現(xiàn)象上說,拓撲絕緣體有其他絕緣體所不具備的特殊性質。比如,根據(jù)理論預測,三維拓撲絕緣體與超導體的界面上的vortex core中將會形成零能majorana 費米子,這一特點有可能實現(xiàn)拓撲量子計算。

拓撲絕緣體文獻

導體和絕緣體教學設計 導體和絕緣體教學設計

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頁數(shù): 3頁

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1 / 3 冀教版三年級下冊第 13 課《導體和絕緣體》 石家莊市八一小學 史磊 一、教學分析 1、學習內容分析:本課為“電”單元的第三課,本單元通過分析電在生活中的應用, 使學生知道有些材料容易導電, 有些材料不容易導電,培養(yǎng)學生想知道、愛提問、 樂于合作 與交流的科學態(tài)度。 本課圍繞物體的導電性, 設計了一個完整的探究活動。通過猜測與假設、實驗驗證、討 論交流等環(huán)節(jié), 啟發(fā)學生自己得出物體分為導體和絕緣體兩類這一科學結論。 引導學生聯(lián)系 生活實際, 理解導體和絕緣體在生活中的不同用途。 活動 1 認識物體的導電性, 知道物體可 以分為導體和絕緣體兩類。 活動 2了解導體和絕緣體在生活中的不同用途。 活動 3 了解安全 用電的基本常識。 本節(jié)課主要講解活動 1。 2、學情分析:通過上一學期的學習,學生對科學課的認識得到了一定提高,部分學生 已學會了自己收集資料和進行課錄堂記的習慣, 大

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頁數(shù): 1頁

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絕緣體變導體——塑料導電體的發(fā)明

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1聲子晶體材料:從聲石墨烯到聲拓撲絕緣體

報告人:陳延峰, 南京大學固體微結構物理國家重點實驗室主任、材料科學與工程系教授

時間:6月28日(周四)16:00

單位:清華大學

地點:理科樓鄭裕彤講堂

眾所周知,材料的物理性能不僅取決于材料的組分,還決定于材料的顯微組織。最近20多年來,基于對結構—性能關系的深入理解,通過有目的的人工設計和先進的微結構制備工程發(fā)展新材料的研究,形成了光子晶體/聲子晶體和超構材料等人工微結構材料的研究熱潮。這些微結構材料具有超越原材料的新穎物性,實現(xiàn)了均勻材料所沒有的,異乎尋常的力、熱、聲、光、電、磁等新功能和新效應。本文報告了我們在表面波聲石墨烯、聲拓撲絕緣體及玻色子拓撲保護對稱性等研究的最新結果:1、在聲表面波器件上設計制備了聲石墨烯,實驗觀察到表面波從波動到擴散過程的轉變以及聲子的振顫效應;2、通過發(fā)展聲子晶體中拓撲能帶的理論,發(fā)現(xiàn)了聲子能帶反轉的現(xiàn)象,進而構造了拓撲非平庸的聲子晶體,實現(xiàn)了“聲拓撲絕緣體”;3、提出了一種基于壓電/壓磁超晶格構成的時間反演破缺“光拓撲絕緣體”模型,研究了這個系統(tǒng)中光子(玻色子)的拓撲性質,發(fā)現(xiàn)其中光子邊界態(tài)不再像電子系統(tǒng)中那樣受時間反演對稱性保護,取而代之的是一種人工構造的贗時間反演算符Tp(Tp2 = -1)保護的邊界態(tài)。上述研究從理論上和實驗上證明:在玻色子系統(tǒng)中,同樣可以實現(xiàn)與費米子系統(tǒng)類似的,受對稱性保護的拓撲非平庸的宏觀量子效應。這些效應可望在聲學和光學器件中找到應用。

2半導體中新奇量子效應

報告人:常凱,半導體研究所

時間:6月26日(周二)13:40

單位:中國科學院大學

地點:雁棲湖校區(qū)教1-113

半導體物理與技術是現(xiàn)代通信和信息處理的基礎。半導體量子結構不僅具有重要的應用價值,同時也是探索形形色色量子相的絕佳實驗平臺,它可以把維度效應(或稱納米結構)、關聯(lián)效應和能帶拓撲性質結合起來,研究由于維度、關聯(lián)和拓撲效應相互影響導致的新量子效應。在本次報告中,我們將結合我們的工作討論在近年來在半導體量子結構中呈現(xiàn)出的形形色色的量子效應。1,自旋軌道耦合效應及其誘導的規(guī)范場和自旋霍爾效應;2,半導體極性界面中的拓樸相;3,二維材料中應變及光場誘導的規(guī)范場及其輸運行為;4,半導體量子阱中庫侖關聯(lián)引致的激子絕緣相;5,二維體系中人工格點誘導的界面拓撲模式。

3拉曼光譜儀WITec alpha 300R高級培訓

報告人:胡海龍博士,德國WITec中國代表處

時間:6月28日(周四)10:00

單位:中科院物理所

地點:物理所D樓210會議室

技術部拉曼實驗室WITec alpha 300R共聚焦顯微拉曼光譜儀已經投入到所內的科研服務中。為了能夠讓大家更詳細的了解WITec 300R拉曼光譜儀的功能,更好的掌握并充分利用這一設備開展相關科研工作,解決用戶使用過程中的問題,拉曼實驗室邀請WITec中國子公司的應用工程師胡海龍博士為用戶提供講座。

4The SkyMapper Southern Survey

報告人:Christian Wolf

時間:6月28日(周四)16:00

單位:北京大學

地點:KIAA-PKU Auditorium

The ANU SkyMapper Telescope maps the entire Southern Survey in 6 optical passbands over a duration of six years. In my talk, I will present the design of the survey as well as its key science motivators, including (i) metal-poor stars in our Galaxy, (ii) supernovae and rare transients, (iii) QSOs and changing-look AGN, and (iv) galaxy evolution. I will present first results, complementary instrumental projects in the domain of spectroscopy and radio astronomy, and give an outlook on the future of SkyMapper.

5Probing the Dark Universe with Compact Inspiraling Binaries

報告人:鮮于中之,Harvard University

時間:6月29日(周五)10:00

單位:中科院理論物理所

地點:Conference Room 6420, ITP new Building

Gravitational wave (GW) astronomy provides us a unique chance to probe invisible matter in the universe. In this talk we introduce several ways of probing dark ambient matter of compact binaries through GWs. We first present some analytical understanding of the distribution of binaries' orbital parameters and its relation to binaries' formation channels. Then, we describe how the barycenter motion of a binary, potentially visible to space GW telescopes, can serve as a direct probe of the ambient density. Finally, we show how the GWs from compact binaries can be used to probe/constrain dark matter with a long range force.

6如何提高在國際知名審稿期刊上發(fā)表論文的機會

報告人:呂銘方,英論葛IEnago 中國區(qū)總裁

時間:6月29日(周五)13:30

單位:中國科學院大學

地點:雁棲湖校區(qū)教1-115

所有重要的研究成果,首先需要在國際知名審稿學術期刊上獲得發(fā)運得到交流、共享并獲得研究同行的認可。本講座主要針對希望在國際頂級學術期刊上發(fā)表論文以及了解學術出版最新進展的研究人員和研究生。

在過往的一二十年間,隨著科學研究和交叉科學的快速發(fā)展,以及新的出版技術和思想不斷進步,科學出版在技術以及概念方面的發(fā)展日新月異。而研究界對此進展的了解往往滯后。許多投稿的論文往往是在編輯部預審階段就被退稿,甚至沒有機會與同行審稿人見面。

講座將著重介紹學術出版的若干最新進展;寫作論文和投稿的要點;如何答復期刊編輯和審稿人;科學研究和出版?zhèn)惱?;以及開放獲取和政策等。

希望講座能夠幫助大家更好地了解學術出版并在國際期刊上成功發(fā)表自己的研究論文。同時,也與大家分享英論閣學術院(Enago Academy)在學術出版方面的獨到見解與實踐,幫助大家更好地發(fā)表自己的研究論文。

7Quantum Solid Mixtures in Giant Planets

報告人:Choong-Shik Yoo,Washington State University

時間:6月29日(周五)14:30

單位:中科院物理所

地點:M樓236報告廳

Hydrogen (H2) and helium (He) are two most fundamental solids abundant in the Universe. Compression behaviors of H2 and He are critical to understand many body effects of these quantum solids; develop new condensed matter theories; and get insights into the internal structure of the Giant planets. In contrast to a rapid progress in understanding the phase diagram of H2 at high pressures, a little is known about the phase behaviors of the mixtures of these most fundamental quantum solids, H2 and He. In this lecture, I will describe our recent studies on the binary phase diagram of H2 and He, underscoring the formation of metastable H2-rich crystallite in He-rich fluid mixtures and the structural phase transition in He lattice at ~52 GPa. The Raman data also indicates a significant level of mixing between H2 and He, resulting in strong chemical association of the interstitial-filled guest molecules (H2 or He) with the host lattice (hcp-He or H2), as well as unexpected chemistry in the most inert solid He to form hydrides and nitrides.

國內各大高校、科研機構物理學術講座列表

END

絕緣體是一種可以阻止熱(熱絕緣體)或電荷(電絕緣體)流動的物質。電絕緣體的相對物質就是導體和半導體,他們可以讓電荷通暢的流動(注:嚴格意義上說,半導體也是一種絕緣體,因為在低溫下他會阻止電荷的流動,除非在半導體中摻雜了其他原子,這些原子可以釋放出多余的電荷來承載電流)。術語電絕緣體與電介質有相同的意思,但是兩種術語分別用在不同的領域中。

一個完全意義上的熱絕緣體,根據(jù)熱力學第二定律是不可能存在的。然而,有一些材料(如二氧化硅)就非常接近真正的電絕緣體,從而產生了閃存技術。一個更大類別的材料,如,橡膠和很多的塑料,對于家庭和辦公室配線來說都是"完美”的,沒有安全性方面的隱患, 并且效率也很高。

在沒有發(fā)明出更好的合成(物理或化學反應)物質前,在大自然的固有物質中,云母和石棉都可以作為很好的熱和電絕緣體。

用在高壓電壓傳輸環(huán)境中的,一般是陶瓷絕緣體或合成絕緣體。陶瓷絕緣體由粘土、石英、鋁 和長石做成。鋁絕緣體用在對機械強度要求比較高的場合。

絕緣體相關專業(yè)術語:

1.

ceramic insulator

陶瓷絕緣體

2.

insulator, thermal

熱絕緣體

3.

insulator, silicon-on- (SOI)

硅片上絕緣體

4.

insulator

絕緣體

5.

optoisolator

光隔離器,光絕緣體

6.

silicon-on-insulator (SOI)

絕緣體上硅芯片

7.

thermal, insulator

熱絕緣體

8.

Silicon-On-Insulator

絕緣體上硅芯片

9.

Metal-Insulator-Metal (screen)

金屬-絕緣體-金屬(屏幕)

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