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半導體所HgTe二維電子氣邊緣態(tài)輸運的全電控制研究獲進展
普通的半導體材料二維電子氣的霍爾溝道在外磁場下會展現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應。其物理起源是洛倫茲力導致溝道邊緣附近出現(xiàn)具有金屬特性的邊緣態(tài)。反轉(zhuǎn)能帶的半導體材料HgTe二維電子氣霍爾溝道甚至無外磁場時其邊緣也會呈現(xiàn)出金屬態(tài)特性，即量子自旋霍爾效應。這項工作被評為2007年度十大科學進展之一，獲得了2010年度歐洲物理學獎。
這種類金屬的邊緣態(tài)具有令人驚奇的自旋極化的特性，且由于時間反演對稱性的保護，不容易受到破壞。如何利用外場，特別是電場來調(diào)控邊緣態(tài)的自旋輸運是目前國際上理論和實驗都十分感興趣的問題。
在國家基金委和中科院創(chuàng)新工程的支持下，中科院半導體研究所常凱研究員和張樂波博士、程芳博士與浙江師范大學物理系翟峰教授合作，從理論上提出可以利用量子點接觸全電地控制HgTe二維電子氣霍爾溝道中邊緣態(tài)的輸運。通過改變量子點接觸柵極上的電壓，可以增強或減弱邊緣態(tài)之間的耦合，從而阻斷和導通溝道的導電行為，控制拓撲邊緣態(tài)的輸運。
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