核心詞：MYP 電纜 3 * 50 + 1 * 16 礦用 屏蔽 電纜 1140V 井下 移動軟電纜 
　　這種序與霍爾態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān),稱為拓?fù)湫?。后?研究人員發(fā)現(xiàn)了第二代拓?fù)浣^緣體,它有兩個優(yōu)點:第一,它的體能隙達(dá)到0.3電子伏,相當(dāng)于300開爾文,即"室溫拓?fù)浣^緣體";其次,表面布里淵區(qū)的結(jié)構(gòu)比較簡單,只有一個狄拉克點。從電荷的角度來看,邊緣電流的方向相反,大小相同。凈效應(yīng)是沒有邊緣電流。如果你看旋轉(zhuǎn),正好有一個凈旋轉(zhuǎn)流。最有趣的是,這些霍爾平臺對應(yīng)于量子化電導(dǎo),所以它們被稱為整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。當(dāng)系統(tǒng)處于霍爾狀態(tài)時,體內(nèi)的電子不導(dǎo)電,這相當(dāng)于絕緣體。電流實際上來自邊緣電子。
　　1、主要進(jìn)展包括
　　主要進(jìn)展包括:控制拓?fù)浣^緣體的厚度,觀察金屬表面電子態(tài)的阿哈羅諾夫-玻姆效應(yīng),直接測量表面電子的輸運性質(zhì)。拓?fù)浣^緣體的理論和實驗研究取得了新的進(jìn)展。一方面是尋找新的拓?fù)浣^緣體材料,另一方面是利用現(xiàn)有的拓?fù)浣^緣體進(jìn)行研究。在能帶理論中,原子和固體之間的庫侖斥力形成了一個周期性的勢場,晶格中外部電子的運動遵循薛定諤方程。這種材料的能帶結(jié)構(gòu)是絕緣體,但拓?fù)湫驅(qū)е缕浔砻娉霈F(xiàn)完美的金屬狀態(tài),稱為拓?fù)浣^緣體?；谶@些性質(zhì),拓?fù)浣^緣體具有獨特的理論和研究意義。拓?fù)浣^緣體有三個主要特征:其塊體是絕緣體;對于具有拓?fù)浔Ｗo(hù)無能隙的手征邊態(tài),要破壞邊態(tài),必須經(jīng)過量子相變;拓?fù)洳蛔兞靠梢杂脕砻枋鏊男再|(zhì)。當(dāng)電子費米表面正好位于帶隙之間時,電子運動在外部電場的驅(qū)動下形成零電流。這是能帶理論中的絕緣體,拓?fù)浣^緣體是一種新型絕緣體。具體來說,當(dāng)電子在拓?fù)浣^緣體表面流動時,會自發(fā)地產(chǎn)生非零自旋密度流;將鐵磁體和拓?fù)浣^緣體與異質(zhì)結(jié)耦合,可以實現(xiàn)表面電流控制的鐵磁體,從而開發(fā)新的自旋矩器件,為磁存儲應(yīng)用新技術(shù)的開發(fā)做準(zhǔn)備。2005年,Kane和Mele等人考慮了自旋軌道耦合,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以實現(xiàn)量子自旋霍爾效應(yīng)。由于時間反轉(zhuǎn)對稱性的保護(hù),其邊緣電子不被雜質(zhì)散射,具有連續(xù)的自旋電流。在垂直磁場中,二維電子氣的能譜被分離成高度簡并的朗道能級。
　　2、很快
　　不久,人們研究了三維拓?fù)浣^緣體,發(fā)現(xiàn)它們可以分為兩類:第一類是"弱拓?fù)浣^緣體",其表面布里淵區(qū)包含偶數(shù)個狄拉克點,強(qiáng)無序可以使表面電子局部化。其次,"強(qiáng)拓?fù)浣^緣體"的表面布里淵區(qū)包含奇數(shù)個狄拉克點,是一個不受非磁無序影響的完美金屬表面。由于拓?fù)浣^緣體的表面電子是相對論性的狄拉克費米子,如果在其二維表面加垂直磁場或與磁性材料連接進(jìn)行量子霍爾效應(yīng)實驗,就會出現(xiàn)一種新的半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。20世紀(jì)80年代量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到朗道理論中的局域序參量不能描述霍爾態(tài),必須引入新的量子序。量子化電導(dǎo)表明雜質(zhì)對邊緣電子沒有影響。
　　3、這種邊緣態(tài)是一維手性費米液體
　　這種邊緣態(tài)是一維手性費米液體,也稱為無能隙手性邊緣態(tài)。根據(jù)朗道相變理論,系統(tǒng)的每個態(tài)對應(yīng)一個局部序參量,MYP電纜3*50+1*16礦用屏蔽電纜1140V井下移動軟電纜材料態(tài)的變化是通過自發(fā)對稱破缺實現(xiàn)的。1988年,MYP電纜3*50+1*16礦用屏蔽電纜1140V井下移動軟電纜霍爾丹提出了一個在沒有朗道能級的情況下實現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的理論模型。
　　4、證明了只要系統(tǒng)的時間反轉(zhuǎn)對稱性被破壞
　　證明了只要系統(tǒng)的時間反轉(zhuǎn)對稱性被破壞,整數(shù)量子霍爾態(tài)的出現(xiàn)不一定需要外加磁場。
　　5、與量子霍爾系統(tǒng)不同
　　與量子霍爾系統(tǒng)不同,這些拓?fù)湫虿恍枰獠看艌?而是通過固有的自旋軌道耦合或?qū)ΨQ性來實現(xiàn)。

他們預(yù)測了一些二維材料來實現(xiàn)這種拓?fù)浣^緣體,其拓?fù)鋽?shù)是Z2拓?fù)洳蛔兞?。總?MYP電纜3*50+1*16礦用屏蔽電纜1140V井下移動軟電纜礦用電纜拓?fù)浣^緣體的研究還處于實驗室階段,離實際應(yīng)用還有很長的路要走。在強(qiáng)場和低溫條件下,能級間距遠(yuǎn)大于熱漲落能。在實驗中,可以看到橫向電導(dǎo)率隨著磁場的增加而線性增加,與經(jīng)典霍爾效應(yīng)不同,MYP電纜3*50+1*16礦用屏蔽電纜1140V井下移動軟電纜但出現(xiàn)了一系列霍爾平臺。同時,我們也可以研究一些有趣的問題,比如分?jǐn)?shù)電荷和磁單極子。
　　6、拓?fù)浣^緣體的一個新特點是其體電子態(tài)是絕緣的
　　拓?fù)浣^緣體的一個新特性是其體電子態(tài)是絕緣的,但其表面有自旋相關(guān)的導(dǎo)電通道,這意味著拓?fù)浣^緣體在室溫自旋電子學(xué)中具有潛在的應(yīng)用前景。實驗中發(fā)現(xiàn)的第一個三維拓?fù)浣^緣體是鉍銻合金。它有五個狄拉克點,屬于強(qiáng)拓?fù)浣^緣體;在實驗中,表面電子在動量空間中旋轉(zhuǎn)一圈所獲得的相位正好等于π,這保證了電子不被散射,從而驗證了表面電子態(tài)是一種理想的金屬態(tài)。凝聚態(tài)物質(zhì)物理系統(tǒng)通常由大量相互作用的粒子組成,人們經(jīng)常關(guān)心系統(tǒng)的集體秩序。在過去的10年里,凝聚態(tài)物理的一個重要進(jìn)展是在一些新材料中發(fā)現(xiàn)了拓?fù)湫?。結(jié)合布洛赫定理,可以得出電子能譜被劃分為一系列具有一定帶隙的能帶。直到2005年,實驗中測得的量子化電導(dǎo)精確到10-9量級,這表明它是一個很好的量子數(shù)。以前沒有考慮電子自旋,因為強(qiáng)磁場的塞曼效應(yīng)通常使自旋極化。假設(shè)可以實現(xiàn)這樣一個磁場:自旋向上和自旋向下的電子分別受到垂直向上和向下的磁場,填充數(shù)相同,那么自旋向上和自旋向下的電子分別形成一個整數(shù)霍爾態(tài)。量子霍爾態(tài)破壞了時間反轉(zhuǎn)的對稱性,因此很自然地會問:是否存在具有恒定時間反轉(zhuǎn)的拓?fù)浣^緣態(tài)?最容易想到的是兩個自旋方向不同的量子霍爾態(tài)的"疊加"。拓?fù)浣^緣體作為一種新的量子態(tài),具有廣泛的理論研究價值。
　　7、由于非阿貝爾粒子的拓?fù)湫再|(zhì)受對稱性保護(hù)
　　由于非阿貝爾粒子的拓?fù)湫再|(zhì)受對稱性保護(hù),不會因小擾動而使量子態(tài)退相干,因此拓?fù)浣^緣體可以用于量子計算。在這種情況下,邊緣電子不再是手性費米液體,而是所謂的螺旋費米液體。這是最簡單的量子自旋霍爾效應(yīng)。事實上,在1982年,Thouless等人證明了第一個Chen類可以用來表征霍爾態(tài)的拓?fù)湫再|(zhì),稱為Chen數(shù)。同時,作為一種新材料,它可以用來開發(fā)新的自旋電子器件,為拓?fù)淞孔佑嬎銠C(jī)提供一種新的途徑。因此,它具有很好的實際應(yīng)用價值。然后,張壽生等人從理論上預(yù)測了一種新的二維拓?fù)浣^緣體HgCdTe量子阱,并預(yù)測了2007年實驗觀察到的量子化邊緣電導(dǎo)的存在。這個系統(tǒng)顯然是時不變的。如果拓?fù)浣^緣體與超導(dǎo)體相連,其金屬表面也會由于最近鄰效應(yīng)而成為超導(dǎo)體。與普通超導(dǎo)體不同的是,存在一種能量為零的表面態(tài),激子滿足非阿貝爾統(tǒng)計,比如馬拉子費米子。
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