中国人民大学物理系

摘要：拓扑超导体和磁性拓扑绝缘体的研究是当前凝聚态物理和材料科学领域的前沿课题之一 [1-3]。这些材料由于具备独特的物理性质、新奇的物理现象和潜在的应用价值，激发了人们极大的研究兴趣。然而，目前提出的拓扑超导体和层状磁性拓扑绝缘体候选材料还面临着一些挑战 [2,3]。一方面，在有望实现拓扑超导的体系中，非化学计量的化合物（如FeTexSe1-x [4]等）不可避免地存在无序效应，而常规超导体和非自旋简并态结构形成的异质结中存在复杂的界面效应以及晶格失配，具有非平庸拓扑性质的化学计量的超导化合物的超导Tc较低且拓扑表面态通常远离费米能级，而三维拓扑超导体材料又十分罕见。另一方面，作为第一个本征的磁性拓扑绝缘体，MnBi2Te4虽然具有丰富的拓扑态（包括量子反常霍尔效应、轴子绝缘体和磁性外尔半金属态）[5,6]，但其本征的反铁磁层间耦合部分地阻碍了高温量子反常霍尔效应的实现 [7,8]。
基于以上两个研究方向中存在的挑战，我们通过理论设计并采用第一性原理电子结构计算，预测了若干拓扑超导体和磁性拓扑绝缘体候选材料。一方面，我们提出实验上已经制备的三元硼化物中心对称超导体RRuB2 (R=Y, Lu) [9] 和非中心对称超导体TIr2B2 (T=Nb, Ta) [10] 分别是理想的二维和三维拓扑超导体候选材料，从而为在化学计量化合物中寻找理想拓扑超导体提供了一个参考和帮助。另一方面，我们突破了Bi2Te3家族作为层状磁性拓扑绝缘体母体的框架，基于实验上成功制备的X2B2T5 (X =Ge, Sn, or Pb; B=Sb or Bi; T=Se or Te)结构，设计了一类新的材料家族MnX2B2T6，其中不仅有反铁磁拓扑绝缘体，也包含铁磁轴子绝缘体。这些研究结果为将来实验上实现拓扑超导、量子磁电效应和高温量子反常霍尔效应提供了一系列有前景的材料平台 [11]。

参考文献

• [1]    X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
• [2]    M. Sato and Y. Ando, Rep. Prog. Phys. 80, 076501 (2017).
• [3]    Y. Tokura, K. Yasuda, and A. Tsukazaki, Nat. Rev. Phys. 1, 126 (2019).
• [4]    P. Zhang, K. Yaji, T. Hashimoto, Y. Ota, T. Kondo, K. Okazaki, Z. Wang, J. Wen, G. Gu, and H. Ding, Science 360, 182 (2018).
• [5]    D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
• [6]    J. Li, Y. Li, S. Du, Z. Wang, B.-L. Gu, S.-C. Zhang, K. He, W. Duan, and Y. Xu, Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019).
• [7]    Y. Deng, Y. Yu, M. Z. Shi, Z. Guo, Z. Xu, J. Wang, X. H. Chen, and Y. Zhang, Science 367, 895 (2020).
• [8]    J. Ge, Y. Liu, J. Li, H. Li, T. Luo, Y. Wu, Y. Xu, and J. Wang, Natl. Sci. Rev. 7, 1280 (2020).
• [9]    Y. Gao, P.-J. Guo, K. Liu, and Z.-Y. Lu, Phys. Rev. B 102, 115137 (2020).
• [10]    Y. Gao, J.-F. Zhang, S. A. Yang, K. Liu, and Z.-Y. Lu, Phys. Rev. B 103, 125154 (2021).
• [11]    Y. Gao, K. Liu, and Z.-Y. Lu, arXiv preprint arXiv:2111.11749  (2021).

报告人简介：

高炎，男，出生于1992年2月，就读于中国人民大学物理系，理论物理专业在读博士研究生，将于2022年6月毕业。目前，本人已发表一作SCI论文8篇 （其中一区2篇和二区6篇）：1篇npj Computational Materials, 1篇Carbon, 3篇Physical Review B (包括1篇Rapid Communication), 1篇Physical Review Materials, 1篇Nanoscale和1篇Physical Chemistry Chemical Physics。另外，还有1篇一作论文 [11] 正在审稿中。另外，本人曾荣获硕士研究生国家奖学金、博士研究生国家奖学金和入选中国人民大学拔尖创新人才培育资助计划，现担任18级物理博士班班长。个人的研究方向包括：1、采用第一性原理和对称性分析的方法研究拓扑绝缘体、拓扑半金属和拓扑超导体材料；2、基于结构搜索软件和基块组装等方法设计先进功能材料（包括三维碳/硼网络等）；3、基于第一性原理电子结构计算和有效模型相结合的方法研究磁性拓扑材料。

邀请人：吴泉生（81258611）quansheng.wu@iphy.ac.cn

腾讯会议ID：142 963 860

会议密码：2022