拓?fù)浣^緣體具有表面導(dǎo)電但內(nèi)部絕緣的非凡特性。這種看似簡單、獨特的現(xiàn)象隱藏著大量奇特的量子現(xiàn)象，這些量子現(xiàn)象在量子計算機(jī)、自旋電子學(xué)和先進(jìn)的光電系統(tǒng)等領(lǐng)域現(xiàn)在具有廣泛的應(yīng)用。

然而，要揭示這些不尋常的量子特性，需要引入拓?fù)?a href="http://3bbs.com.cn/">絕緣子的磁性。換句話說，需要實現(xiàn)材料中電子相互對準(zhǔn)的某種“磁性順序”。 2017年提出了實現(xiàn)這一壯舉的新方法。即所謂的“磁性延伸”（magnetic extension）技術(shù)，將磁性材料的單層插入拓?fù)浣^緣體的最頂層，從而避免由其它可用方法，如摻雜磁性雜質(zhì)引起的問題。

但是，這種磁性擴(kuò)展的使用，導(dǎo)致了關(guān)于所得材料的電子能帶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性問題和矛盾的答案，而這決定了電子的可能能級并最終決定了材料的導(dǎo)電性能。

已經(jīng)認(rèn)知，拓?fù)?a href="http://3bbs.com.cn/">絕緣子在其電子能帶結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出所謂的狄拉克錐（Dirac cone，縮寫：DC），以狄拉克（Paul Dirac）的名字命名，指拓?fù)浣^緣體電子帶結(jié)構(gòu)中的非同尋常電子傳輸性質(zhì)。

在拓?fù)浣^緣體材料中，在費米能級附近的能量處，價帶和導(dǎo)帶呈圓錐形表面的上半部分和下半部分的形狀，在所謂的狄拉克點處相遇。在量子力學(xué)中，狄拉克錐是一種避免交叉的現(xiàn)象，即在二維的流形空間中除零維狄拉克點外，價帶和導(dǎo)帶的能量不相等（“交叉”）的現(xiàn)象。

該錐帶類似于兩個彼此相對的錐。但是，學(xué)界尚未就兩個錐形尖端之間的間隙，與材料的磁性特征之間的相關(guān)性，達(dá)成實驗共識。

現(xiàn)在，由日本東京科技大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的合作研究，闡明了拓?fù)?a href="http://3bbs.com.cn/">絕緣子的磁性能與其電子能帶結(jié)構(gòu)之間的這種關(guān)系。他們的實驗結(jié)果為有關(guān)這些材料中隨溫度變化的能帶結(jié)構(gòu)，提供了新的認(rèn)知。對于表現(xiàn)出不尋常的量子現(xiàn)象的這些新的認(rèn)知，被認(rèn)為在下一代電子、自旋電子學(xué)和量子計算機(jī)中至關(guān)重要。

研究人員通過在經(jīng)過充分研究的拓?fù)浣^緣體Bi2Te3上沉積Mn和Te來制造磁性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。科學(xué)家認(rèn)為，額外的Mn層將與Bi2Te3相互作用更強(qiáng)，并且新興的磁性可能歸因于狄拉克錐間隙的變化，研究人員解釋說：“我們希望牢固的層間磁相互作用將導(dǎo)致這樣一種情況：與以前的研究相比，磁性能和直流間隙明顯?！?

如圖所示Bi2Te3和磁性拓?fù)浣^緣體樣品的電子能帶結(jié)構(gòu)；狄拉克錐結(jié)構(gòu)在后者中更為突出，兩個突出的光發(fā)射峰及其漸進(jìn)融合歸因于溫度升高導(dǎo)致直流間隙的閉合。

通過檢查樣品的電子能帶結(jié)構(gòu)和光發(fā)射特性，他們證明了直流間隙如何隨溫度升高而逐漸閉合。此外，他們分析了樣品的原子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了兩種可能的構(gòu)型：MnBi2Te4 / Bi2Te3和Mn4Bi2Te7 / Bi2Te3，后者負(fù)責(zé)直流間隙。如圖所示掃描透射電子顯微鏡圖像與能量色散光譜一起使用，以確定樣品的兩種可能結(jié)構(gòu)的原子組成。

但是，一個令人困惑的發(fā)現(xiàn)是，直流間隙閉合的溫度遠(yuǎn)高于臨界溫度，在該溫度以上，材料失去了永久的磁序。這與先前的研究形成了鮮明的對比，先前的研究表明，在高于材料的臨界溫度下，狄拉克錐間隙仍可以打開而不閉合。研究人員說：“我們的結(jié)果首次顯示，臨界溫度上方的遠(yuǎn)距離磁階損失與狄拉克錐間隙閉合無關(guān)?！?

這項研究朝著努力闡明直流間隙的性質(zhì)與磁性能之間的關(guān)系的正確方向邁出了重要的一步，對這些量子現(xiàn)象更深入的了解，將有助于為下一代電子學(xué)和量子計算獲得拓?fù)浣^緣體的更有力的支撐。

瑪堡工業(yè)元件（上海）有限公司成立于2012年1月，是美國瑪堡工業(yè)集團(tuán)在中國的全資子公司，負(fù)責(zé)美國瑪堡工業(yè)集團(tuán)在亞太區(qū)的所有銷售業(yè)務(wù)、技術(shù)支持和客戶服務(wù)。公司目前主要經(jīng)營美國瑪堡工業(yè)集團(tuán)的復(fù)合支柱絕緣子相關(guān)業(yè)務(wù)。

1970年，基姆.貝勞（Jim Balogh）先生于美國克里夫蘭市創(chuàng)建瑪堡公司。在近半個世紀(jì)的時間里，瑪堡公司逐步完成了對研發(fā)、設(shè)計、配方、合成、模壓和表面處理全部環(huán)節(jié)的工藝優(yōu)化和經(jīng)驗轉(zhuǎn)化，并最終在熱固性塑料行業(yè)中成為享譽(yù)全美的創(chuàng)新型領(lǐng)導(dǎo)者。以玻纖增強(qiáng)型BMC復(fù)合材料低壓絕緣子為例，瑪堡公司在北美的市場占有率高達(dá)80%。

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