王秩偉：深耕前沿量子拓?fù)洳牧?/h1>
2019-09-19 18:56:10王霞
時(shí)代人物 2019年11期
王霞
在前沿研究中，誰掌握了材料誰就掌握了未來。
記者獲悉，北京理工大學(xué)物理學(xué)院特別研究員、博士生導(dǎo)師王秩偉在拓?fù)洳牧闲阅苷{(diào)控和新材料探索方面進(jìn)行了長期的研究。最近他們發(fā)現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體材料巨大的負(fù)磁阻現(xiàn)象：通過調(diào)控材料中電子與空穴之間的電荷相互補(bǔ)償，在三元鉈系拓?fù)浣^緣體中實(shí)現(xiàn)了體絕緣特性，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該材料的巨負(fù)磁阻現(xiàn)象，這是第一次在拓?fù)浣^緣體材料中發(fā)現(xiàn)巨大的負(fù)磁阻現(xiàn)象。該成果發(fā)表在《Nature Communications》上。
拓?fù)洳牧习ㄍ負(fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、拓?fù)浒虢饘俚攘孔硬牧?，是近幾年發(fā)展起來的前沿科學(xué)研究，由于其在自旋電子學(xué)、拓?fù)淞孔佑?jì)算、無耗散輸運(yùn)等方面的潛在應(yīng)用前景，越來越受到研究者的高度關(guān)注和廣泛研究。
“如何實(shí)現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體和磁性拓?fù)浣^緣體是拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域兩個(gè)非常重要的課題，也是實(shí)現(xiàn)反常量子霍爾效應(yīng)的先決條件。到目前為止，只有極少數(shù)幾種拓?fù)浣^緣體具有上述性質(zhì)?！蓖踔葌フf。
王秩偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過熔融法合成高質(zhì)量的體絕緣拓?fù)浣^緣體單晶，并與合作者一起利用紅外光譜和掃描隧道顯微鏡技術(shù)研究了體系的體態(tài)和表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)材料的體態(tài)和表面態(tài)都可以自發(fā)形成電子水坑的結(jié)構(gòu)。這種電子是水坑結(jié)構(gòu)普遍存在于體絕緣拓?fù)浣^緣體中，并且是導(dǎo)致負(fù)磁阻的主要原因。
不僅如此，王秩偉第一次在鉈系列拓?fù)浣^緣體中通過元素?fù)诫s方法獲得鐵磁性拓?fù)浣^緣體材料，并系統(tǒng)研究了體系的鐵磁性和電輸運(yùn)特性。
拓?fù)涑瑢?dǎo)體因?yàn)楸活A(yù)言在實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)方面的潛在前景而越來越受到廣泛研究。
王秩偉在實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)CuxBi2Se3超導(dǎo)體中的向列超導(dǎo)電性?！笆紫壤梦覀冏约喊l(fā)展的電化學(xué)插層技術(shù)獲得高質(zhì)量的超導(dǎo)體單晶材料，隨后與京都大學(xué)Yoshiteru Maeno教授課題組合作，利用低溫轉(zhuǎn)角比熱測量技術(shù)在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)該超導(dǎo)材料是具有奇配對的向列超導(dǎo)體，從而揭示該材料是自發(fā)晶體對稱性破缺的拓?fù)涑瑢?dǎo)體?！彼f，“同時(shí)我們與復(fù)旦大學(xué)封東來教授課題組合作，利用掃描隧道顯微鏡技術(shù)從超導(dǎo)能隙上觀察到了該材料的向列超導(dǎo)電性。”該發(fā)現(xiàn)平息了人們對該材料是否是拓?fù)涑瑢?dǎo)體的爭論。
值得關(guān)注的是，王秩偉還發(fā)現(xiàn)一種新的可能的拓?fù)涑瑢?dǎo)體——TlxBi2Te3。利用元素?fù)诫s技術(shù)第一次發(fā)現(xiàn)一種基于拓?fù)浣^緣體的p-型摻雜超導(dǎo)體，該成果發(fā)表在《Chemistry of Materials》上；同時(shí)他還合成了一種新預(yù)言的準(zhǔn)一維拓?fù)涑瑢?dǎo)體Tl2Mo6Se6，并與合作者一起研究了上述兩種材料的電子能帶結(jié)構(gòu)。
王秩偉還致力于探索合成新拓?fù)浒虢饘俨牧?，包括外耳半金屬、狄拉克半金屬等新預(yù)言的半金屬材料。他們在手性晶體材料CoSi中發(fā)現(xiàn)兩種新的準(zhǔn)粒子——自旋-1費(fèi)米子和雙外耳費(fèi)米子。首先利用化學(xué)氣相輸運(yùn)法生長出高質(zhì)量的單晶材料，與合作者第一次在體態(tài)布里淵區(qū)的中心和角上位置分別觀察到自旋-1費(fèi)米子和雙外耳費(fèi)米子。這是第一次在實(shí)驗(yàn)上觀察到狄拉克費(fèi)米子和外耳費(fèi)米子以外的新型費(fèi)米子。相關(guān)成果發(fā)表在物理學(xué)頂級期刊《Physical Review Letters》上，并被選為“Editors Suggestion”和“Featured in Physics”。
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拓?fù)洳牧习ㄍ負(fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、拓?fù)浒虢饘俚攘孔硬牧?，是近幾年發(fā)展起來的前沿科學(xué)研究，由于其在自旋電子學(xué)、拓?fù)淞孔佑?jì)算、無耗散輸運(yùn)等方面的潛在應(yīng)用前景，越來越受到研究者的高度關(guān)注和廣泛研究。
“如何實(shí)現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體和磁性拓?fù)浣^緣體是拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域兩個(gè)非常重要的課題，也是實(shí)現(xiàn)反常量子霍爾效應(yīng)的先決條件。到目前為止，只有極少數(shù)幾種拓?fù)浣^緣體具有上述性質(zhì)?！蓖踔葌フf。
王秩偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過熔融法合成高質(zhì)量的體絕緣拓?fù)浣^緣體單晶，并與合作者一起利用紅外光譜和掃描隧道顯微鏡技術(shù)研究了體系的體態(tài)和表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)材料的體態(tài)和表面態(tài)都可以自發(fā)形成電子水坑的結(jié)構(gòu)。這種電子是水坑結(jié)構(gòu)普遍存在于體絕緣拓?fù)浣^緣體中，并且是導(dǎo)致負(fù)磁阻的主要原因。
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