拓扑绝缘体和磁性绝缘体的异质结和超晶格的基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61474061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Topological Insulators (TIs) is a new state of matter. Its unique surface state is protected by time reversal symmetry and its electron spin is locking to the momentum. A lot of novel effects have been observed in TIs, such as dispassionless conductance, Quantum Spin Hall effect (QSH) and Quantum Anomalous Hall effect (QAH). Right now, to engineer the topological surface states, doping transition metals into the topological insulators has been widely used to form ferromagnetic TIs and to break the time reversal symmetry. But because of the low solubility of transition metals in TIs, the doping concentration is very low, and thus the Curie temperature of magnetic TIs is low. All the novel physical phenomena, including the QAH can only be observed at extremely low temperature (< 0.09 K). In this proposal, we are planning to grow topological insulator and ferromagnetic insulator heterostructures and superlattice structures using molecular beam epitaxy. Through the proximity effect at the interface, we are expecting ferromagnetic TIs with higher Curie temperature to be realized. Additionally, through the superlattice structures, the interference from the multiple quantum well structures could potentially increase the proximity effect and enhance the ferromagnetism, resulting the observation of the effects at much higher temperature.
拓扑绝缘体是一种新型的量子物质态。其表面态具有时间反演对称性的保护和自旋动量锁定,展现出来了很多非常新奇的物理现象,包括无损耗的电子输运,量子自旋霍尔效应和反常量子霍尔效应。目前研究拓扑绝缘体的表面态,通常是通过掺杂过渡金属,来实现磁性拓扑绝缘体,进而破坏表面态的时间反演对称性。但是由于过渡金属在拓扑绝缘体材料中的有限的溶解度,掺杂浓度很低,导致居里温度很低。各种新奇的物理现象,包括反常量子霍尔效应等等都只能在极低的温度下才能观察到。本项目着主要是利用分子束外延技术,来生长超高质量的拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料的异质结构/超晶格结构。通过磁性材料的邻近效应,来形成较高居里温度的磁性拓扑绝缘体。同时通过超晶格结构,我们可以实现单个量子阱到多个量子阱的质变,放大各种界面效应(邻近效应),进而更加容易观察到新型的物理效应。

结项摘要

拓扑绝缘体是一种新型的量子物质态。其表面态具有时间反演对称性的保护和自旋动量锁定,展现出来了很多非常新奇的物理现象,包括无损耗的电子输运,量子自旋霍尔效应和反常量子霍尔效应。目前研究拓扑绝缘体的表面态,通常是通过掺杂过渡金属,来实现磁性拓扑绝缘体,进而破坏表面态的时间反演对称性。但是由于过渡金属在拓扑绝缘体材料中的有限的溶解度,掺杂浓度很低,导致居里温度很低。各种新奇的物理现象,包括反常量子霍尔效应等等都只能在极低的温度下才能观察到。本项目主要是利用分子束外延技术,来生长超高质量的拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料的异质结构/超晶格结构。通过磁性材料的邻近效应,来形成较高居里温度的磁性拓扑绝缘体。同时在本项目中实现了原位观察到了磁性掺杂导致拓扑绝缘体表面态带隙打开的现象,证实了铁磁性的存在。另一方面申请人研究的基于本征拓扑绝缘体和有机材料的异质结构材料在宽带光电器件探测和自旋电子器件方面具有巨大的应用前景。并在项目的支持下,申请人合计在重要的国际期刊上发表了21篇SCI学术论文。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Magnetoresistance and nonlinear Hall effect in quaternary topological insulator Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2
四元拓扑绝缘体Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2中的磁阻和非线性霍尔效应
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/48/20/205305
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang W.;Zou W. Q.;He L.;Peng J.;Zhang R.;Wu X. S.;Zhang F. M.
  • 通讯作者:
    Zhang F. M.
Observation of Quantum Hall effect in an ultra-thin (Bi0.53Sb0.47)(2)Te-3 film
超薄 (Bi0.53Sb0.47)(2)Te-3 薄膜中量子霍尔效应的观察
  • DOI:
    10.1063/1.4983684
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zou Wenqin;Wang Wei;Kou Xufeng;Lang Murong;Fan Yabin;Choi Eun Sang;Fedorov Alexei V.;Wang Kejie;He Liang;Xu Yongbing;Wang Kang. L.
  • 通讯作者:
    Wang Kang. L.
Enhanced Photocatalytic Activity of 2H-MoSe2 by 3d Transition-Metal Doping
3d 过渡金属掺杂增强 2H-MoSe2 光催化活性
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b09361
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhao Yafei;Tu Jian;Sun Yizhe;Hu Xiaoying;Ning Jiai;Wang Wei;Wang Fengqiu;Xu Yongbing;He Liang
  • 通讯作者:
    He Liang
The effects of Co/N dopants on the electronic, redox potential, optical, and photocatalytic water-splitting properties of TiO2: First principles calculations
Co/N 掺杂剂对 TiO2 的电子、氧化还原电位、光学和光催化水分解性能的影响:第一原理计算
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2017.07.046
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chemical Physics Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhao Yafei;Wang Wei;He Liang
  • 通讯作者:
    He Liang
Evidence for Layered Quantized Transport in Dirac Semimetal ZrTe(5).
狄拉克半金属 ZrTe5 中层状量子化输运的证据
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-23011-3
  • 发表时间:
    2018-03-23
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang W;Zhang X;Xu H;Zhao Y;Zou W;He L;Xu Y
  • 通讯作者:
    Xu Y

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其他文献

Pseudo-Anosov映射作用下拓扑混沌数值模拟
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  • 通讯作者:
    韩亮

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二维磁性体系的超快自旋动力学及光磁调控的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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