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[交流]
为什么在低温、强磁场下，半导体中的电子只能沿着边缘运动？
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At low temperature and high magnetic field, electrons travel only along the edge of the semiconductor。今天看文献《The quantum spin Hall effect and topological insulators》是看到的，请问这是为什么呢？ 这是不是就是edge state的出处啊 |
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 拓扑材料 |
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不好意思 原来你是在关注细节问题 现在有些明白你的问题是什么了 应该涉及量子效应了 不过实在太难回答了 我只能试着说一点 先解释一下前面说的那个洛伦茨力与库仑力平衡的问题 这个平衡主要指的是垂直于载流子流向的力平衡 晶格及电子散射等因素尚未考虑 量子效应的讨论过程强调低温条件 有避免散射作用干扰方面的考虑因为散射影响载流子自由程 在固体物理课程中我们知道 晶格场对电子波函数起调制作用 这可以导致载流子的等效质量不同 对自旋电子 还有拉莫进动和塞曼效应问题 也会影响载流子运动 强磁场的条件有利于这些效应的显现 当然 也可以视为对载流子有效质量的调制 如此一来 即使同为电子和空穴 也会因有效质量不同而“分流” 这方面的研究最终发展成了“量子霍尔效应”理论 其实验验证可以在十几个原子层的半导体层中实现 而事实上金属（如Pb等）在十几个原子层的尺度下呈现出的是半导体的性质 而宏观尺度下的半导体在十几个原子层的尺度下呈现的半导体特性又有可能不如金属薄层理想 薛其坤教授早年间的实验就是在Pb层上实现的 现在要进入“反常量子霍尔效应”的讨论了 问题就变得麻烦了 我无法告诉自己 这个东西我了解 只能试着聊几句 拓扑绝缘体的概念 我们应该不算太陌生 大致的理论思想是 界面（表面）电子态与体电子态不同 重构 弛豫 等结构稳定化机制这里不再细说 总之 界面电子态（能带结构）相对于体材料是反常的 既然还存在能带的概念 就可能存在半导体的概念 只要带隙存在 且不是很大 霍尔效应自然也是被讨论的一种电磁效应 由于界面电子态结构已发生了稳定化调整 而基于体材料电子态结构的量子霍尔效应理论不能切实反映这种调整 所以就“反常”了 不用外磁场 也可以观察到霍尔效应 应该可以用载流子等效质量和自旋效应的改变来解释载流子路径（宏观）的变化（猜测） 也就是说 “反常”实际上似乎也很正常 只不过是讨论的对象和系统与人们熟知的不同罢了 【红色字为后期补充内容】 [ Last edited by 孙?�730 on 2013-4-17 at 23:22 ] |
hello_Jzz9楼2013-04-17 17:05:43
2楼2013-04-17 00:03:59
3楼2013-04-17 02:44:53
4楼2013-04-17 14:18:39