什么是拓扑绝缘体？

什么是拓扑绝缘体拓扑绝缘体topologicalinsulator简称TI是这两年凝聚态理论里面很热的一个方向最早提出这一概念的应该是UPenn的Kane然后就是Stanford的张守晟组主要是在QuantumSpinHall体系中的TI按照电子态结构的不同传统意义上的材料被分为金属和绝缘体两大类而拓扑绝缘体是一种新的量子物质态完成不同于传统意义上的金属和绝缘体这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体而其表面则是无能隙的金属态这种无能隙的表面金属态也完全不同于一般意义上的由于表面未饱和键或者是表面重构导致的表面态拓扑绝缘体的表面金属态完全是由材料的体电子态的拓扑结构所决定是由对称性所决定的与表面的具体结构无关也正是因为该表面金属态的出现是有对称性所决定的他的存在非常稳定基本不受到杂质与无序的影响除此之外拓扑绝缘体的基本性质是由量子力学和相对论共同作用的结果由于自旋轨道耦合耦合作用在表面上会产生由时间反演对称性保护的无能隙的自旋分辨的表面电子态这种表面态形成一种无有效质量的二维电子气与有效质量近似下的二维电子气完全不同例如广泛使用的场效应晶体管中的二维电子气它需要用狄拉克方程描述而不能用薛定