拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的电子结构研究

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1、申请上海交通大学博士学位论文拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的电子结构研究学号：0100729007班级：A1007291专业：物理学博士生：杨方导师：高春雷特别研究员上海交通大学物理与天文系2015年3月Ph.D.DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityELECTRONICSTRUCTUREOFTOPOLOGICALINSULATORANDMAGNETICTOPOLOGICALINSULATORAuthor:FangYangAdvisor:S.R.F.ChunleiGaoSpecialty:PhysicsDepartmentof

2、PhysicsandAstronomyShanghaiJiaoTongUniversityMarch,2015上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可将本学位论文的レ全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密／＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导教师签名＇－曰期：看

3、月曰；年备知曰期疋１＞戶上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。．学位论文作者签名：曰期：年月户曰占ｒ上海交通大学博±学位论文答辩决议书０１００７２９００７姓名杨方学号０１００７２９００７物理学雪富２０－指导教师高春雷１５０６０３物理楼ｅ

4、ｉｅ室冨養论文题目拓化绝缘体和磁性拓扑绝缘体的电子结构研究投票表决结果：／／＾意票数实委数应委）：０通＾：同／到员／到员数答辩结论过□未通过评＾语和决议：上论文作者研究了Ｂｉ（１１１）薄膜在ＢｉｚＳｅ：，和ＢｉＪｅ，：衬底上的生长，并利用ＳＴＭ在实空间观察了ＢｉＴｅ３衬底的Ｂｉ（１１１）薄膜台阶边缘电子态，另外研究了磁性接杂拓扑绝缘体Ｃｒａａ；Ｓｂ，．９５Ｔｅ：斯表面磁性。主要成果有：（１）利用册Ｅ抓精确测量了Ｂｉ（ｌｌｌ）在ＢｉｚＳｅ：，衬底上晶格周期随厚度的演化过程，并用ＳＴＭ观察到了Ｂｉ（１１１）薄膜在面内晶格压缩应力下的特殊结构

5、。一（２）利用ＳＴＭ对电子态分布的测量，并结合ＡＰ旭Ｓ、第性原理能带计算，在Ｂｉ２Ｔｅ３衬底上Ｂｉ（ｌｌｌ）薄膜一原子台阶边缘观察到了维拓林边缘态。其能量位置Ｗ及空间分布都符合理论预言。铁（３）磁利用磁性隧穿原理，测量了Ｃｒ，ｕ，；Ｓｂｉ．ｇ．；Ｔｅ：，解理表面的磁性，结果发现同时存在来自于体的面外易轴性和米自于表面的面内易轴铁磁性。该博±论文条理清晰，实验内容充实，数据可靠，分析合理。答辩内容完整准确地表述了工作内容，一问题的回答准确明了。±答辩委员会专家认为该论文达到了博±论文的要求，致同意通过博±学位论文答辩，并授予理学博学位。；家年名月夸曰

6、Ａ职务姓名职称单位签名辩主席吴施伟Ｍ复旦大学矣織蜂宁委员罗卫东副教授上海交通大学Ｉ—夸絲ｉ委员刘巧上海交通大学翌￣裏巧委员段纯刚教授华东师范大学ｆ签￣委员贾金锋教授上海交通大学＇亦＾、旭旭超；书白助理研究员ＩＶ巧交巧大学理学院（物巧天文系）民＊巧摘要拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的电子结构研究摘要拓扑绝缘体是一种内部绝缘，而表面具有有纳米级厚度金属导电层的新型量子材料。其金属界面态受时间反演对称性保护，不受非磁性杂质散射的影响（具有鲁棒性），因而在自旋电子学、量子器件等方面有着广泛的应用前景。扫

7、描隧道显微镜（STM）以及在此基础上发展而来的自旋极化STM技术是近二十年来在表面物理和表面磁性研究方面最成功和有效的研究手段之一，其独特的表面敏感性正适合于研究拓扑绝缘体这类有丰富表面电子特性的物理体系。在本工作中，我们利用STM研究了二维拓扑绝缘体Bi(111)薄膜在三维拓扑绝缘体表面的生长模式以及Bi(111)一维拓扑边缘态；利用自旋极化STM研究了磁性掺杂拓扑绝缘体表面态的磁各向异性。具体来说，本论文的工作包括以下三个方面：（1）三维拓扑绝缘体Bi2Se3以及