拓撲絕緣體是近年來凝聚態(tài)物理的研究熱點之一，它作為物質的一種新的量子態(tài)，與普通絕緣體一樣能譜具有體能隙，但表面態(tài)卻是金屬性的。這種金屬性受到時間反演不變性的保護，與表面的具體形貌無關，只和全局拓撲屬性相關。人們相繼在Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3理論預期和實驗驗證了3維拓撲態(tài)的存在。與拓撲絕緣體類似的還有拓撲超導體，這類材料的塊材與普通超導體一樣具有超導配對能隙，但在表面上可能存在一類新的準粒子Majorana費米子，它相當于Dirac費米子的“一半”，它的反粒子即它本身，這一類準粒子所遵循的非Abel屬性可用于量子計算中。

　　最早關于拓撲超導體的實驗研究來自于向拓撲絕緣體材料Bi2Se3的層間摻入Cu，誘導產生超導電性。隨后中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）極端條件實驗室靳常青研究組和理論室方忠研究組密切合作，應用綜合高壓在位實驗條件，在非摻雜的拓撲絕緣體材料Bi2Te3的常壓結構相中誘導出了超導電性，這個結果開啟了運用物理手段研究拓撲超導體的另一條途徑。（Proc. Natl Acad. Sci. (PNAS) 108, 24 (2010) ）

　　最近靳常青研究組對拓撲絕緣體材料Sb2Te3的結構、電學性質及拓撲性質隨壓力的演化進行了系統(tǒng)的研究，博士研究生朱潔、張俊良、孔盼盼等的實驗結果表明，Sb2Te3在4GPa以上就出現(xiàn)超導電性；相應結構實驗表明，第一個高壓結構相變的壓力點在12.9GPa以上，所以Sb2Te3的常壓相結構中就存在超導電性。不同壓力的霍爾電壓結果測量表明，在7.5GPa存在一個電子結構相變，載流子從p型變?yōu)閚型。和方忠研究組合作，根據理論計算結果，Sb2Te3在 6.9GPa高壓下能帶仍然具有穩(wěn)定的Dirac圓錐結構，表明在7.5GPa以下壓力的超導性與拓撲性相關。假設體態(tài)在高壓下的超導為S波超導體，近鄰效應將使拓撲絕緣體的表面態(tài)變?yōu)槌瑢У谋砻鎽B(tài)，表面態(tài)的這種超導電性和輪廓分明的Dirac圓錐可能與p+ip波函數對稱性拓撲相關。

　　這一研究結果發(fā)表在2013年6月的Scientific Reports（Scientific Reports 3 : 2016(2013)）上。本工作得到科技部重大科學研究計劃、基金委重大國際合作和重大研究計劃的資助。
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