HgTe晶体（111）面及HgTe/CdTe/GaAs薄膜的STM研究

发布时间：2024-03-02 01:49

　　通过研究表面结构和重构可以实现对拓扑能带的调控,并对材料的其他各种性质进行修饰。具有特殊电子结构的HgTe近些年引起人们的研究兴趣,但对于其表面,特别是(111)面的结构了解很少。本论文基于以上背景,对HgTe晶体(111)面及HgTe/CdTe/GaAs薄膜进行了扫描隧道显微镜的研究,研究成果主要包括以下两部分:(1)我们在超高真空环境下HgTe晶体进行了解离并获得了高质量的HgTe(111)面,利用低温扫描隧道显微镜对其表面结构和局域电子态进行了详细研究,第一次清晰地看到了HgTe(111)面本征的(1×1)六角晶格结构,还发现了六种新的表面重构:(2×2)、“2×1”、“4×1”、“3×√3”、“2√2×2”和“√11×2”。其中只有(2×2)重构还保持着原来的六角对称性,其它五种重构均变为矩形对称性。除此之外,“3×√3”重构的形貌由于包含了复杂的电子态信息,会在不同的偏压下呈现不同的特征。HgTe(111)表面能形成如此多复杂的重构,主要有两方面原因:一是HgTe不具有范德瓦尔斯层状结构,不容易解理,解理过程需要施加很大的外力,如此强行解开一个面势必会给解理面提供一个很强的应...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1左边为拓扑数g=0的橘子和茶碗;右边是拓扑数g=1的甜甜圈和咖啡杯

绝缘体量子霍尔效应(QuantumHalleffect,QHE)[1]被发现以来，凝聚态物的分类产生了新的方式。由于传统的对称性破缺理论不能解释量子，所以拓扑相变理论[2]。“拓扑”原来是数学里的一门分支学科，拓扑相以及相应的拓扑性质不受材料一些连续变化的影响，只由物定。如....

图1-2从左到右依次为2016年的诺贝尔物理学奖获得者：戴维索利斯、邓肯霍尔丹、迈克尔科斯特利茨

、导电的特殊量子态的固体。它和常规的“金属”和“绝缘体”电，但是边缘却导电[11]。例如对于三维TI，它的体电子态表体，而它的表面却是没有能隙的金属态。而且，它的表面电子结构，是由其体电子态的拓扑性质决定的，是由对称性决定的不会影响它的拓扑性质，所以拓扑绝缘体十分稳定，基本不会....

图1-3（a）量子霍尔效应示意图；（b）量子自旋霍尔效应示意图

图1-3（a）量子霍尔效应示意图；（b）量子自旋霍尔效应示意图。Fig.1-3SchematicdiagramofquantumHalleffect;(b)SchematicdiagramofquantumspinHeffect.[32]量子霍尔效....

图1-4（a）三维弱拓扑绝缘体能带结构示意图；（b）三维弱拓扑绝缘体能带结构示意图

上海交通大学硕士学位论文面包围偶数个Dirac锥，类似于层状堆叠的二维拓扑绝缘体，但不受到缺陷和杂质的影响。相反地，对强拓扑绝缘体，费米面包围奇，且不受缺陷和杂质的影响[40]。

本文编号：3916143