新型拓扑电子与声子材料的第一性原理研究

发布时间：2024-03-28 01:37

　　信息存储和可再生能源是大数据时代面临并且要解决的问题之一。在传统电子器件中,仅利用电子的电荷这个自由度来存储信息已面临量子力学极限。近年来,能谷电子学和拓扑材料迅速发展,并指出了电子的能谷自由度和自旋也可以被用来调控并存储信息,这些领域是凝聚态物理中的研究热点。相比于电子电荷的能耗,自旋能耗大约是前者的1‰,所以拓扑材料在低功耗量子器件也具有广阔的应用前景。自从拓扑绝缘体这个概念被提出后,拓扑材料已被扩展到多个方面,包括二维磁性拓扑材料、拓扑半金属、拓扑声子、外尔声子等。另一方面,拓扑材料和热电材料在宏观特征上,比如重元素、窄带隙,有相当程度的重合。热电材料作为可再生能源材料的一种,所以在拓扑材料中寻找热电材料开始日益备受人们的关注。在本论文中,我们利用第一性原理计算来研究具有新奇量子特性的二维磁性材料和与声子关系密切的外尔声子材料、热电材料。概括本文的主要内容如下:i)在蜂窝状结构下,能谷在能量上的简并是受时间反演对称性保护的,因此只要破坏时间反演对称性就能打破能谷的简并,从而实现谷极化。在之前的研究中,圆偏振光、外磁场、磁性衬底被用来破坏非磁性材料的时间反演对称性。已有文献报道钒硫...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1常见二维材料分类汇总

图1.1常见二维材料分类汇总。图片取自文献[1]。Figure1.1Currentlibraryof2Dmaterials.ThefigurewastakenfromRef.[1].能谷电子学能谷表示布洛赫电子能带的极值区域，一般就是价带顶和导带底....

图1.2打破了空间反带对称性的石墨烯电子结构

1.1常见二维材料分类汇总。图片取自文献[1]Currentlibraryof2Dmaterials.Thefigurewastaken电子能带的极值区域，一般就是价带顶和谷操控能谷从而实现对能谷指标的编码电子能带呈现出狄拉克锥结构研究发现带隙的狄拉克锥会打....

图1.3(a)单层MoS2中能谷对光的选择性

这称之为谷霍尔效应能谷产生的电流密度()()有：i)时间反演对称性均不改变()和的符号，因此允许非)；ii)空间反演对称性不改变()的符号但改变的符号，因此谷霍尔效应只能出现在空间反演对称性破缺的体系利用外加在....

图1.4EuO衬底上单层MoTe2的电子结构

aticofvalley-selectivecirculardichroismofmonmRef.[7].(b)ThemomentumdistributionofopfromRef.[8].是通过极化率判断的，极化率计算公式请参我们可以发现：i....

本文编号：3940806