中文摘要：

自旋－轨道相互作用（SOI）导致了许多新奇的量子效应，如金膜中的"巨"自旋霍尔效应（SHE），拓扑绝缘体预言和发现等，这些效应给自旋电子学和量子计算等研究带来了憧憬。外延制备的单晶Bi膜因具有很强的SOI效应，其输运特性便成为关注的热点。尽管历史上曾被广泛深入的研究，但由于制备技术的限制，Bi膜的输运性质一直悬而未决。本研究计划通过三年的努力，首先确定了大面积单晶Bi膜的外延制备工艺，发现了Bi膜的温度特性和磁输运特性，即单晶Bi膜中存在一个与厚度相关的特征温度，Tc当温度T> Tc时材料是绝缘的，T< Tc时，材料是金属性的，Tc随膜厚增加而减小。平行磁场的输运测试表明较薄的膜中存在较强的反弱局域化效应（WAL），同样WAL也深刻影响着较薄的膜在垂直磁场中的输运特性－在零磁场附近正磁阻产生较大的变化。这些结果表明，Bi膜的表面附近存在很强的SOI效应，Bi膜的表面态是金属性的，当膜较薄时其输运特性取决于表面态。另一方面，上述结论也表明我们只可能在Tc以上通过输运测试"看到"由于量子尺寸效应导致的金属绝缘体相变，这个结论较好地解释了为什么40年来一直未观测到这个理论预言。