【直播】【南高师·格物云讲堂】南京大学张海军教授 学术报告

直播信息

报告题目

Unexpected gapless surface states of magnetic topological insulator MnBi₂Te₄

报告人（单位）

张海军 教授  南京大学物理学院

报告时间

2022年6月17日（周五）16:00

主办方

南京师范大学物理科学与技术学院

前沿物理与交叉科学研究院

南京物理学会

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报告人介绍

张海军，南京大学物理学院和固体微结构物理国家重点实验室教授，博士生导师。2000-2004年就读于中国科学技术大学学习并获得理学学士学位；2004-2009年在中国科学院物理研究所学习，获得理学博士学位；2010-2015年在美国斯坦福大学从事博士后研究工作；2015年起被聘为南京大学物理学院教授。主要研究兴趣是结合第一性原理方法、紧束缚近似方法和kp模型方法等理论方法，探索和理解凝聚态物理中的新奇物性，特别是凝聚态物理中的各种拓扑物质态。发表学术论文90余篇，总引用>14000次，单篇最高引用>4460次。曾先后获得香港求是科学基金会‘求是杰出科技成就奖集体奖’，“国家海外高层次人才引进计划”（青年项目），江苏省杰出青年基金和国家级重大人才项目。

报告摘要

在凝聚态物理中，拓扑和磁性的结合，产生了一系列的新型磁性拓扑物质态，包括，量子反常霍尔效应、磁性Weyl半金属态、轴子绝缘态、拓扑磁电效应等。以MnBi₂Te₄为代表的体系，是近期被发现的一类本征磁性的拓扑材料，为人们深入研究磁性拓扑物质态提供了理想的材料平台。该系列体系成功地被多种实验方法合成，具有利于人工调控的准二维晶格结构，具有单个狄拉克表面态，并且蕴含各种的磁性拓扑态，故而，一经发现，立刻受到人们的广泛关注。虽然目前人们对MnBi₂Te₄有了深入的研究，但是其拓扑表面态却还没有统一的认识。理论预言MnBi₂Te₄中拓扑表面态是有能隙的，但是，角分辨光电子能谱实验更多地观察到了几乎无能隙的拓扑表面态。无能隙拓扑表面态的存在，是导致实验上难以实现量子反常霍尔效应的关键因素。在本报告中，我将首先简要地介绍磁性拓扑物质态的研究背景；然后，综述磁性拓扑绝缘体MnBi₂Te₄的研究进展；最后，介绍我们发展的3-Dirac-fermion模型及其在MnBi₂Te₄体系中的重要应用。基于第一性原理计算和3-Dirac-fermion模型，我们发现MnBi₂Te₄表层范德瓦尔斯能隙小幅度（0.18 Å）的自然膨胀导致表面电子态的拓扑转变，伴随产生拓扑保护的无能隙拓扑表面态，也就是角分辨光电子能谱中观测到的无能隙表面态。进而，我们指出外部压力调控是在MnBi₂Te₄体系中稳定地实现大能隙、高温度的量子反常霍尔效应有效途径。

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编辑：王媛媛

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