高質(zhì)量拓撲絕緣體的外延生長(cháng)和量子現象研究

項目《高質(zhì)量拓撲絕緣體薄膜的外延生長(cháng)和量子現象研究》獲得陳嘉庚數理科學(xué)獎，該成果在實(shí)驗上驗證了三維拓撲絕緣體薄膜中受時(shí)間反演對稱(chēng)性保護的拓撲表面態(tài)的存在及其二維無(wú)質(zhì)量的狄拉克費米體系的特性。

拓撲絕緣體是一類(lèi)體電子態(tài)為絕緣體而表面電子態(tài)為導體的材料，有望成為未來(lái)自旋電子學(xué)和量子計算器件的基礎。獲獎項目組成員在三維拓撲絕緣體薄膜的外延生長(cháng)和電子結構研究方面取得一系列進(jìn)展：在國際上首次建立了在不同單晶襯底上高質(zhì)量拓撲絕緣體薄膜的分子束外延生長(cháng)動(dòng)力學(xué)，為理論預言的量子反?；魻栃?、巨熱電效應和激子凝聚等效應的研究提供了物質(zhì)基礎；觀(guān)察到薄膜表面電子在原子臺階和雜質(zhì)附近散射形成的駐波以及表面金屬態(tài)的朗道量子化，證明了受時(shí)間反演對稱(chēng)性保護的拓撲絕緣體表面態(tài)的存在及其二維無(wú)質(zhì)量的狄拉克費米體系的特性；觀(guān)察到不隨磁場(chǎng)變化的零級朗道能級，這意味著(zhù)拓撲絕緣體中存在著(zhù)半整數量子化霍耳效應；觀(guān)察到拓撲絕緣體薄膜兩個(gè)表面上的拓撲態(tài)可以發(fā)生耦合，從而使得原來(lái)無(wú)能隙的表面態(tài)打開(kāi)一個(gè)能隙，這對發(fā)展新的自旋電子器件具有指導意義。這些工作極大地推動(dòng)了拓撲絕緣體領(lǐng)域的研究，在國際上受到廣泛的關(guān)注，使中國成為目前世界上進(jìn)行拓撲絕緣體研究的最有影響力的中心之一。


獲獎人介紹：

　　薛其坤：物理學(xué)家。出生于1963年，1994年在中國科學(xué)院物理研究所獲得博士學(xué)位，1994年至1999年在日本東北大學(xué)金屬材料研究所任助手，1996年至1997年在美國北卡萊羅納州立大學(xué)物理系任訪(fǎng)問(wèn)助理教授，1999年至2007年任中科院物理所研究員，1999年至2005年任表面物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任，2005年起任清華大學(xué)物理系教授，2010年起任清華大學(xué)理學(xué)院院長(cháng)、物理系主任，2011年起任低維量子物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任。1997年獲得國家杰出青年科學(xué)基金，1998年入選中科院“百人計劃”，2005年受聘為教育部長(cháng)江特聘教授，2005年當選中國科學(xué)院院士，2005年和2011年兩度獲得國家自然科學(xué)二等獎，2006年獲得何梁何利基金科學(xué)與進(jìn)步獎，2011年獲得發(fā)展中國家科學(xué)院物理獎，2011年獲得“求是”杰出科技成就集體獎。研究領(lǐng)域是實(shí)驗凝聚態(tài)物理。主要學(xué)術(shù)貢獻包括：原子尺度上低維量子結構的可控生長(cháng)、高能量分辨率掃描隧道譜學(xué)的發(fā)展、拓撲絕緣體的MBE生長(cháng)和特性研究、鐵基超導體的MBE生長(cháng)和特性研究等。研究成果分別入選2010年和2011年中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展及2010年中國科學(xué)十大進(jìn)展。發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，其中Science 2篇，Nature系列5篇，PNAS 1篇，PRL 28篇。文章被引用4700余次。在重要國際會(huì )議做邀請報告70余次，其中包括4次美國物理學(xué)會(huì )年會(huì )邀請報告。

　　陳曦：出生于1970年，1993年本科畢業(yè)于清華大學(xué)物理系，2004年于美國Cornell大學(xué)物理系獲博士學(xué)位，2006年起在清華大學(xué)物理系任助理教授，2010起任教授。2010年獲國家杰出青年科學(xué)基金。2011年獲國家自然科學(xué)二等獎和求是杰出科技成就集體獎。研究成果分別入選2010年中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展和中國科學(xué)十大進(jìn)展，以及2011年中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展。研究領(lǐng)域是實(shí)驗凝聚態(tài)物理。近期主要學(xué)術(shù)貢獻包括：利用掃描隧道顯微鏡進(jìn)行單自旋探測、發(fā)現單原子層薄膜的超導電性、發(fā)現拓撲絕緣體表面態(tài)中背散射缺失的實(shí)驗證據、拓撲絕緣體表面態(tài)朗道量子化的觀(guān)測、FeSe超導體能隙節點(diǎn)和二重對稱(chēng)性的觀(guān)測、發(fā)現KFe2Se2超導體中的相分離等。

　　馬旭村：1971年11月出生，1992年7月北京大學(xué)化學(xué)系本科畢業(yè)，1997年7月中科院鹽湖所化學(xué)碩士畢業(yè)，2000年7月中科院物理所凝聚態(tài)物理博士畢業(yè)。2000年至2002年在德國馬普學(xué)會(huì )微結構物理研究所做博士后研究。2003年至今在中科院物理所表面物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室工作，現任中科院物理所研究員。曾獲得2005年度和2011年度中國科學(xué)院杰出科技成就集體獎、2008年北京市科學(xué)技術(shù)一等獎、2010年國家杰出青年基金、2011年求是杰出科技成就集體獎、2011年國家自然科學(xué)二等獎（兩項）。主要從事拓撲絕緣體和低維納米結構的控制生長(cháng)、量子效應與性能關(guān)系研究。