半導體所HgTe半導體量子點研究取得新進展

　　近年來，拓撲絕緣體材料以其獨特的物性吸引了科學界廣泛的研究關注。這類材料內部是絕緣體，而在邊界或/和表面則顯示出金屬的特性。這種獨特的性質無法按照傳統的材料分類方法來區分。其能帶結構由Z2拓撲不變量來刻畫。目前人們注意力集中在拓撲絕緣體塊材的制備和輸運性質研究方面。相對而言，拓撲絕緣體納米結構的研究則剛剛開始，這對構造新型的電子學器件是十分重要的。由于納米制備技術復雜，因此目前實驗上難于制備高質量的拓撲絕緣體納米結構。

　　半導體材料HgTe恰巧是一種拓撲絕緣體，并且材料生長和器件制備技術已相當成熟。在國家基金委，中科院創新工程和科技部的支持下，半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室常凱研究員和博士生婁文凱，從理論上提出了一個利用半導體刻蝕技術制備拓撲絕緣體HgTe量子點的方案。

　　在通常的半導體量子點中，基態中的電子會集中分布在量子點中心。HgTe量子點的電子基態則分布在量子點邊緣附近。這類新的量子態是邊緣態沿量子點邊界量子化的結果。由于這種特征，人們可以期待在量子點中能夠看到Aharonov-Bohm效應，并以此來檢測邊緣態的存在。同時，這類新的量子點在偶極近似下是光躍遷禁戒的，即所謂的“暗態”。因此可能用來存儲量子信息。

　　該研究成果發表在國際著名物理學期刊《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett., 106, 206802(2011))。 該項研究對于研究拓撲絕緣體納米結構和構造相干電子學器件具有一定的指導意義。