“拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应的实验研究”荣获2017年度高等学校科学研究优秀成果特等奖

 

日前,教育部在网站上发布了《关于2017年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励的决定》,共有319项/人获得高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)。由薛其坤院士等完成的“拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应的实验研究”项目获得唯一一项特等奖,参加该项项目的研究人员包括我系薛其坤、王亚愚、何珂、马旭村、陈曦、段文晖、王立莉、宋灿立、季帅华等老师以及上海交通大学物理与天文学院的贾金锋老师。    


 

拓扑绝缘体是2005年后发现的一类新型的拓扑量子物质态。它是量子反常霍尔效应等新奇拓扑量子效应实现和应用的基础。量子反常霍尔效应是一种不需外磁场、基于全新物理原理的量子霍尔效应。早在1988年人们就已经从理论上提出了零磁场量子霍尔效应存在的可能性,但20多年来没有任何实质性的实验进展。在实验上实现量子反常霍尔效应,是近些年来凝聚态物理学的重大科学目标之一。量子反常霍尔效应可以在磁性拓扑绝缘体中实现,但对材料性质提出了极其苛刻的要求。国际上多个顶级的研究组在此方面的努力均未取得成功。



该项目深入研究了拓扑绝缘体薄膜的分子束外延生长、性质调控、磁性掺杂。项目组在国际上首先建立了Bi2Te3族化合物拓扑绝缘体分子束外延生长机制和方法并制备出了高质量的薄膜样品;在三元化合物(Bi,Sb)2Te3中实现了能带结构和化学势的调控;发现了可以实现量子反常霍尔效应的磁性拓扑绝缘体材料;最终在世界上首次实验观测到量子反常霍尔效应,并被国际上多个研究组重复确认。

高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)分设自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖和青年科学奖。自然科学奖授予在基础研究和应用基础研究中做出重要科学发现的个人和单位;技术发明奖(其中含专利类),授予在运用科学技术知识做出产品、工艺、材料及其系统等重要技术发明的个人和单位;科技进步奖(其中含推广类和科普类)授予在应用推广先进科学技术成果、完成重要科学技术工程、计划、项目等方面做出创造性贡献,或在科学普及中做出重要贡献的个人和单位;青年科学奖授予长期从事基础性科学研究并取得了有一定影响的原创性成果的在校青年教师。高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)面向全国高等院校,每年评审一次。在此次公布的获奖项目中,清华大学作为第一完成单位还有11个项目获得一等奖、4个项目获得二等奖,1项青年科学奖。

 

(图片选自清华新闻网)