拓扑系统中杂质散射效应的理论研究

发布时间：2023-02-23 10:48

　　拓扑绝缘体具有与普通绝缘体一样的体能隙,同时在能隙中存在拓扑保护的边界态。边界态受时间反演对称性保护,其自旋和动量相互绑定形成螺旋或手征结构,因而对时间反演不变微扰具有很强的鲁棒性。拓扑绝缘体的独特性质使得它们在自旋电子学和拓扑量子计算中具有很大的应用前景。本文使用格林函数和线性响应理论对拓扑系统中的掺杂效应进行了理论研究,主要包括以下内容:在第一章中,我们首先简要地介绍了拓扑绝缘体的拓扑性质和发展过程,然后着重介绍了本文使用的方法:杂质散射理论和线性响应理论。对于掺杂系统,由于自能的引入,体系的本征问题一般不可严格求解。此时,传统的酒保公式不能很好地处理掺杂系统下的输运问题。在本章的第四节,我们从新的角度推导了Kubo-Streda公式,并将其推广到了有限频的情况。Kubo-Streda公式用格林函数表示,能够较好地处理杂质散射问题,因而在处理掺杂系统的拓扑输运问题中具有很大的优势。这种方法主要应用在本文的第四和第五章。在第二章中,利用格林函数的运动方程,我们研究了拓扑表面态和STM(扫描隧道显微镜)耦合的安德森杂质之间的相互作用。通过研究发现,当安德森杂质与STM耦合时,杂质和拓扑...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    第一节 研究背景
    第二节 拓扑绝缘体简介
    第三节 杂质散射理论
        3.1 T矩阵
        3.2 杂质散射
        3.3 格林函数运动方程
    第四节 线性响应理论
        4.1 酒保公式
        4.2 Kubo-Streda公式
    第五节 小结
    第一章 参考文献
第二章 安德森杂质在拓扑表面态中诱导的狄拉克点共振
    第一节 研究背景
    第二节 模型哈密顿量和研究方法
    第三节 杂质格林函数
    第四节 自能
    第五节 结果和讨论
        5.1 杂质电子态密度
        5.2 拓扑表面隧穿共振和近藤共振
        5.3 狄拉克点共振
    第六节 小结
    第二章 参考文献
第三章 拓扑表面态在圆偏振光调制下的杂质散射
    第一节 研究背景
    第二节 哈密顿量与格林函数
    第三节 光子诱导的背散射
    第四节 光子调制的局域电子态密度
    第五节 光子调制的局域自旋态密度
    第六节 小结
    第三章 参考文献
第四章 磁性杂质在反常霍尔效应中的竞争效应
    第一节 研究背景
    第二节 磁性杂质诱导的能隙
    第三节 磁性杂质诱导的反常霍尔效应
    第四节 小结
    第四章 参考文献
第五章 磁掺杂狄拉克半金属中的外尔相变
    第一节 研究背景
    第二节 模型哈密顿量和格林函数
    第三节 杂质诱导的外尔点
    第四节 表面态和费米弧
    第五节 杂质重整的贝利曲率
    第六节 杂质调制的反常霍尔电导
    第七节 小结
    第五章 参考文献
第六章 总结与展望
    第一节 总结
    第二节 展望
博士期间完成的论文
致谢



本文编号：3748386