拓扑绝缘体因具有性质奇特的表面态而在自旋电子器件、容错量子计算等领域具有针对性应用。其拓扑序受对称性保护是非常稳定的,但最新的研究显示拓扑表面态的色散、自旋结构等却敏感地依赖于表面条件。本项目在前期研究基础上利用MBE在超高真空系统中制备Bi2Se3等拓扑绝缘体薄膜并在其表面沉积特定原子或分子为探针、利用同步辐射ARPES结合第一性原理计算研究表面态在各类典型作用下的鲁棒性和性质演变。通过控制实验条件氧化拓扑绝缘体薄膜并利用XRD、ARPES研究薄膜原子结构和电子结构演变;在不同厚度的超薄膜表面沉积碱金属,利用线偏振光和圆偏振光ARPES研究能带结构和表面态自旋结构的变化;在薄膜表面沉积自旋轨道耦合效应显著的金属原子,利用ARPES和第一性原理研究表面SOC作用对表面态的影响。通过研究可以系统理解拓扑表面态在各种典型作用下的鲁棒性和性质演变,为拓扑绝缘体薄膜器件设计和制作奠定基础。
英文主题词Topological insulator;Surface state;Robustness;First-principles;Angle resolved photoemission spectroscopy