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文档简介

1、沈顺清教授做客凝聚态物理前沿11月 17日下午，在科技楼南 501 室，凝聚态物理前沿讲座 专 题迎来了香港大学物理系沈顺清教授，为我们作了题为 Topological Insulator and Dirac Equation（ 拓扑绝缘体和狄拉克方程）的报告， 报告会由物理学院姚凯伦教授主持。拓扑绝缘体作为物质一种新奇的量子态， 是当前凝聚态物理领域 中的一个热点问题。 沈教授的报告深入浅出， 从单个氢原子薛定谔方 程、物质的状态及固体中的电子能带理论讲到自发对称破缺和朗道相 变理论； 然后引入绝缘体的分类， 讲述了与绝缘体或半导体相关的整 数、分数霍尔效应，进一步延伸到自旋霍尔效应；从无自

2、旋的霍尔丹 模型到自旋 1/2 的量子自旋霍尔效应，分析了其物理图像；引入时间 反演不变性和自旋 -轨道耦合作用来理解量子自旋霍尔效应，并以此 为基础讲述了二维、 三维拓扑绝缘体的特性： 拓扑绝缘体其体电子态 是绝缘性的， 二维和三维情况分别存在导电的边界态和表面态， 它是 由材料内在拓扑性质决定的； 只要时间反演对称性不被破坏， 这种性 质就不受缺陷、杂质等因素的影响。并进一步分析了实验上利用 ARPES 观测到的这种特有的能带结构。拓扑绝缘体这些独特性质为 自旋电子学器件设计和量子计算开辟了新的途径次日，18日上午，报告会在科技楼北 410教室举行，由物理学 院姚凯伦教授主持。沈教授主要讲

3、述了狄拉克方程，但对方程作 了适当的修正并解释方程中各个物理量的物理意义，通过求解二维和三维狄拉克方程，并由限定的边界条件得出的本征能谱解释了拓扑绝 缘体边界态和表面态奇特的能带结构，提出了新的拓扑序。同时沈教授介绍了自己在拓扑绝缘体方向的工作和进展，主要是通过研究拓扑绝缘体薄膜之间的耦合， 提出了三维有效模型哈密顿量 的Dirac方程，解释了实验上观测的结果；其次，理论上实现了多端 口测量电压电流-输运性质的模拟，此结果预言了可测量的半整数霍 尔效应，弓I起国内外同行的广泛关注。席间，沈教授和师生们就Dirac方程与拓扑绝缘体关联问题进行 了深入的交流，并一一回答了师生们的提问，提出了自己的理论模型 和观点。在讲座过程中，沈教授讲学严谨，深入浅出，使广大师生受 益颇多。据悉，沈教授在国际著名学术刊物上发表论文120多篇，其中在Physics Review Letters上发表论文 10 篇，在Physics Review B 上发表论文70余篇。2004年，与合作伙伴共同建立了 “共振自旋霍 尔效应”理论，发现在半导体异质结中极小外场下能产生有限大小的 自旋流的现象。2009年，发

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