纳米自旋电子材料与器件团队
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研究生王亚萍在二维砷烯薄膜中的量子自旋霍尔研究取得进展,相关成果在Applied Physics Letters上发表

凝聚态物理和材料科学领域一个重要的发展就是在室温下实现电子的传导过程中的能量不耗散,拓扑能带的出现打开了拓扑量子领域的大门。值得注意的是,氧化化合物的拓扑量子态由于其新奇的物理化学性质而引起了广泛的研究兴趣。氧化物明显的优势是天然的抗氧化能力和暴露在空气中的稳定性,也因此刺激了研究人员寻找新的氧化材料。

在这篇文章中,基于密度泛函理论计算,我们提出了二维氧化砷烯是一种新的本征量子自旋霍尔绝缘体,表面修饰的官能团是氧原子。由于氧化后的轨道过滤效应,砷原子的pxy轨道会受自旋轨道耦合影响而打开一个89meV的带隙,并且这个带隙会在双轴应力的作用下增大到130meV。把氧化砷烯放在BN纳米面上生长,形成AsO/BN/AsO量子阱,依然能够保持这样一个比较大的拓扑带隙。考虑到二维氧化砷烯表面完全氧化,并且能够稳定存在来抗氧化和降解,我们的研究结果为在自旋电子学器件中实现量子自旋霍尔效应提供了理想的平台。

此项工作在张昌文教授的指导下,由王亚萍同学完成,发表在Applied Physics Letters 上。本课题并获得国家自然科学基金重点和面上项目(No.11434006, 11304121)的资助。

Citation: Appl. Phys. Lett. 110, 213101 (2017);doi: 10.1063/1.4983781