绝缘栅

用铁电场效应拓扑绝缘体

发布时间:2022/8/24 19:42:16   
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极化拓扑

世上清源对称出,

如今幕幕演拓扑。

修得界面栅层处,

能带焉知极化无。

1

引子

这个世界,各行各业都有自己的道行、规范、图景。这些个图景有其独特的个性、也有其共性。比如,大城市的交通经常会出现图1所示的状况:某个高峰时段,一个方向通行顺畅、另一个方向却严重阻塞。用输运去描述,对应于on(通、绿色箭头)和off(断、红色箭头)。这种通/断状况在自然界非常普遍,看君与笔者一般,可以信手拈来:经济活动中的单向经济交换算一个?社会生活中的单向交流算一个?当然,物理世界中的宇称不守恒是不是也算一个?

笔者更熟悉凝聚态物理中的类似现象。最著名的自然是半导体二极管,其I–V输运的不对称一定算一个。二极管的不对称“通/断”算得上是当今二进制(0/1)数字世界的物理鼻祖,对数字世界的贡献功莫大焉。随后发展起来的场效应晶体管更是借助栅极电场来控制源-漏之间的半导体沟道层电流(源-漏电流),实现数字化逻辑开关。

数字化逻辑过去几十年已成为凝聚态物理追求的一个重要功能,不仅在半导体和凝聚态物理领域,甚至是光学、声学方面也常有此类“通/断”效应被发现,所以才有光二极管、声二极管之类的新奇概念。到了今天,任何一个可测的物理量,如果基于某种结构,能够用另外一个物理量来调控此一物理量,实现“开/关”两态甚至多态之间转换,都会引起广泛

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