项目名称: 强磁场下金属铋一维纳米结构中的新奇量子行为探索

项目编号: No.U1332139

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 宁伟

作者单位: 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额: 74万元

中文摘要: 金属铋(Bi)一直是研究宏观量子现象的理想材料,近年来在强磁场下(~31 T)在 Bi 单晶中发现了一系列新奇的量子现象,使这个材料再次引起了广泛关注。相对于块体单晶,金属Bi低维体系(特别是一维纳米体系)在强磁场下的量子行为研究还非常缺乏。本项目将利用强磁场中心的强磁场、极低温条件,对Bi一维纳米结构在强磁场下可能出现的各种新奇量子行为进行探索。项目将首先研究不同尺寸纳米带在强磁场下的量子振荡行为,并获得Bi金属表面态的有关信息;其次利用直径10nm左右的超细纳米线,探索强磁场下可能出现的Luttinger液体行为;同时利用强磁场中心的45T磁体,探索强磁场下单晶纳米带(线)中可能出现的其他的奇异量子现象等。相关的研究不仅能对Bi一维纳米体系有更深入的了解,而且能够为理解Bi块体单晶中的各种量子行为提供重要线索,同时能够对强磁场下的纳米尺度量子体系量子输运特性研究起到推动作用。

中文关键词: 金属铋;纳米带;纳米线;强磁场;量子输运

英文摘要: Bismuth was the first metal whose Fermi surface was experimentally identified. Electronic properties of bismuth have been extensively studied during the 20th century. It has recently attracted renewed interest due to the experimental observation of anomalous quantum oscillations at high magnetic fields. Comparing to the well studied bulk crystals, the quantum behaviors of low-dimensional nanostructures under high magnetic fields has not been explored deeply and need more investigations. In this project, we attempt to explore the exotic quantum behaviors of one dimensional nanostructures, including nanoribbons and ultrathin nanowires, at high magnetic fields and low temperatures. The quantum transport of nanoribbons with different thickness will be firstly studied. We hope to obtain information about quantum oscillations and surface states of the ribbons, which is helpful with understanding the anomalous quantum oscillations of the bulk crystals, and also for the surface states of the Bismuth-based topological insulators. Then the ultrathin nanowires with diameter of 10 nm will be studied. Beyond the quantum limit with a moderate magnetic field, the ultrathin nanowires will be tuned into a really one-dimensional quantum system and to be a good Candidate for exploring Luttinger liquid behavior which has never been

英文关键词: semimetal bismuth;nanoribbons;nanowires;high magnetic fields;quantum transport measurements

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