拓撲絕緣體：基礎及新興應用（簡體書）

本書是在編著者多年從事拓撲絕緣體物理化學研究工作經驗積累及人才培養的基礎上，結合國內外拓撲絕緣體物理、化學、電子學及相關應用研究進展，撰寫而成。本書在撲絕緣體基本理論和拓撲絕緣體材料體系的基礎上，力圖做到理論聯繫實際，從物理、化學的角度突出對以拓撲絕緣體材料的材料製備學、表徵學及先進電子應用發展和創造性研究。全書分為5章，其中第1,2章重點介紹了拓撲絕緣體基礎理論和材料體系；第3-4章在介紹拓撲絕緣體材料製備方法基礎上，進一步介紹了物理性質及先進表徵手段；第5章按照幾個不同的電子領域，介紹了拓撲絕緣體在新型功能電子器件中的一些潛在應用的研究實例，包括自旋電子、光電、熱電等領域。

目錄
總序
前言
第1章 拓撲絕緣體的基本理論 1
1.1 拓撲序與拓撲相 1
1.1.1 朗道相變理論 1
1.1.2 拓撲序的引入 2
1.1.3 動量空間中的拓撲序和陳數 3
1.1.4 拓撲相的特點 5
1.2 二維拓撲絕緣體和量子自旋霍爾效應 6
1.2.1 邊緣態的產生 6
1.2.2 TKNN原理和第一陳數 7
1.2.3 Z2馬拓撲不變量和量子自旋霍爾效應 9
1.3 三維拓撲絕緣體 11
1.3.1 能帶反轉 11
1.3.2 薄層三維拓撲絕緣體的能帶結構 12
1.4 拓撲絕緣體的物理性質 14
1.4.1 自旋軌道耦合 14
1.4.2 元背散射的輸運行為 14
1.4.3 量子相干與反弱局域化效應 15
1.4.4 拓撲表面態在強磁場中的行為 15
參考文獻 16
第2章 拓撲材料體系 18
2.1 二維拓撲絕緣體 19
2.1.1 石墨烯 20
2.1.2 HgTe/CdTe量子阱結構 22
2.1.3 其他體系 24
2.2 三維拓撲絕緣體 25
2.2.1 第一類三維拓撲絕緣體 26
2.2.2 第二類三維拓撲絕緣體 28
2.3 有機拓撲絕緣體 30
2.4 拓撲近藤絕緣體 32
2.5 拓撲晶體絕緣體 34
2.5.1 Pb1-xSnxTe 35
2.5.2 Pb1-xSnxSe 38
2.6 拓撲超導體 38
2.7 外爾半金屬 41
2.7.1 第一類外爾半金屬 42
2.7.2 第二類外爾半金屬 44
參考文獻 48
第3章 拓撲絕緣體的製備方法 52
3.1 拓撲絕緣體單晶塊材的生長 52
3.1.1 拓撲絕緣體單晶塊材生長方法 52
3.1.2 拓撲絕緣體單晶塊材的能帶工程 55
3.2 拓撲絕緣體低維納米結構的製備 58
3.2.1 剝離法製備拓撲絕緣體納米片 59
3.2.2 溶液法合成拓撲絕緣體納米結構 62
3.2.3 化學氣相沉積生長拓撲絕緣體納米結構 65
3.2.4 分子束外延生長拓撲絕緣體 72
3.2.5 範德瓦耳斯外延生長拓撲絕緣體 77
參考文獻 86
第4章 拓撲絕緣體的性質表徵 90
4.1 掃描隧道顯微鏡和隧道譜 90
4.1.1 掃描隧道顯微鏡和隧道譜技術基礎 90
4.1.2 掃描隧道顯微鏡在拓撲絕緣體材料研究中的應用 92
4.1.3 掃描隧道譜在拓撲絕緣體材料研究中的應用 94
4.2 角分辨光電子能譜 100
4.2.1 角分辨光電子能譜基礎 100
4.2.2 拓撲絕緣體的角分辨光電子能譜 106
4.3 拓撲絕緣體的電學輸運測量 111
4.3.1 量子相干效應 111
4.3.2 反弱局域化效應 113
4.3.3 舒布尼科夫-德哈斯量子振盪 114
4.3.4 量子霍爾效應 116
4.3.5 量子自旋霍爾效應 119
4.3.6 量子反常霍爾效應 123
參考文獻 126
第5章 拓撲絕緣體的應用 130
5.1 拓撲絕緣體自旋電子器件 130
5.1.1 自旋電子學的形成與發展 131
5.1.2 基於拓撲絕緣體/鐵磁界面的自旋電子器件 132
5.2 拓撲絕緣體納電子器件 134
5.3 拓撲絕緣體光電器件 137
5.3.1 拓撲表面態光電流的產生和控制 137
5.3.2 拓撲絕緣體在光熱電器件中的應用 138
5.3.3 拓撲絕緣體表面態光電子的操縱及其在光電陰極器件中的潛在應用 139
5.3.4 拓撲絕緣體中的超快表面光電流及其在超快光電器件中的潛在應用 140
5.4 拓撲絕緣體透明導電薄膜 142
5.4.1 基於拓撲絕緣體Bi2Se3二維薄膜的柔性透明電極 143
5.4.2 基於拓撲絕緣體二維網格的寬光譜柔性透明電極 146
5.4.3 基於Cu插層拓撲絕緣體Bi2Se3複合物的網格透明電極 149
5.5 拓撲絕緣體熱電材料 150
5.5.1 拓撲絕緣體的熱電效應 150
5.5.2 拓撲絕緣體熱電材料體系 151
參考文獻 153
關鍵詞索引 156