高質(zhì)量拓?fù)浣^緣體的外延生長(zhǎng)和量子現(xiàn)象研究
項(xiàng)目《高質(zhì)量拓?fù)浣^緣體薄膜的外延生長(zhǎng)和量子現(xiàn)象研究》獲得陳嘉庚數(shù)理科學(xué)獎(jiǎng)，該成果在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了三維拓?fù)浣^緣體薄膜中受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù)的拓?fù)浔砻鎽B(tài)的存在及其二維無(wú)質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米體系的特性。
拓?fù)浣^緣體是一類體電子態(tài)為絕緣體而表面電子態(tài)為導(dǎo)體的材料，有望成為未來(lái)自旋電子學(xué)和量子計(jì)算器件的基礎(chǔ)。獲獎(jiǎng)項(xiàng)目組成員在三維拓?fù)浣^緣體薄膜的外延生長(zhǎng)和電子結(jié)構(gòu)研究方面取得一系列進(jìn)展：在國(guó)際上首次建立了在不同單晶襯底上高質(zhì)量拓?fù)浣^緣體薄膜的分子束外延生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，為理論預(yù)言的量子反常霍爾效應(yīng)、巨熱電效應(yīng)和激子凝聚等效應(yīng)的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；觀察到薄膜表面電子在原子臺(tái)階和雜質(zhì)附近散射形成的駐波以及表面金屬態(tài)的朗道量子化，證明了受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù)的拓?fù)浣^緣體表面態(tài)的存在及其二維無(wú)質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米體系的特性；觀察到不隨磁場(chǎng)變化的零級(jí)朗道能級(jí)，這意味著拓?fù)浣^緣體中存在著半整數(shù)量子化霍耳效應(yīng)；觀察到拓?fù)浣^緣體薄膜兩個(gè)表面上的拓?fù)鋺B(tài)可以發(fā)生耦合，從而使得原來(lái)無(wú)能隙的表面態(tài)打開(kāi)一個(gè)能隙，這對(duì)發(fā)展新的自旋電子器件具有指導(dǎo)意義。這些工作極大地推動(dòng)了拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域的研究，在國(guó)際上受到廣泛的關(guān)注，使中國(guó)成為目前世界上進(jìn)行拓?fù)浣^緣體研究的最有影響力的中心之一。
獲獎(jiǎng)人介紹：
薛其坤：物理學(xué)家。出生于1963年，1994年在中國(guó)科學(xué)院物理研究所獲得博士學(xué)位，1994年至1999年在日本東北大學(xué)金屬材料研究所任助手，1996年至1997年在美國(guó)北卡萊羅納州立大學(xué)物理系任訪問(wèn)助理教授，1999年至2007年任中科院物理所研究員，1999年至2005年任表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，2005年起任清華大學(xué)物理系教授，2010年起任清華大學(xué)理學(xué)院院長(zhǎng)、物理系主任，2011年起任低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。1997年獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金，1998年入選中科院“百人計(jì)劃”，2005年受聘為教育部長(zhǎng)江特聘教授，2005年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士，2005年和2011年兩度獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，2006年獲得何梁何利基金科學(xué)與進(jìn)步獎(jiǎng)，2011年獲得發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院物理獎(jiǎng)，2011年獲得“求是”杰出科技成就集體獎(jiǎng)。研究領(lǐng)域是實(shí)驗(yàn)?zāi)蹜B(tài)物理。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：原子尺度上低維量子結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)、高能量分辨率掃描隧道譜學(xué)的發(fā)展、拓?fù)浣^緣體的MBE生長(zhǎng)和特性研究、鐵基超導(dǎo)體的MBE生長(zhǎng)和特性研究等。研究成果分別入選2010年和2011年中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展及2010年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，其中Science 2篇，Nature系列5篇，PNAS 1篇，PRL 28篇。文章被引用4700余次。在重要國(guó)際會(huì)議做邀請(qǐng)報(bào)告70余次，其中包括4次美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告。
陳曦：出生于1970年，1993年本科畢業(yè)于清華大學(xué)物理系，2004年于美國(guó)Cornell大學(xué)物理系獲博士學(xué)位，2006年起在清華大學(xué)物理系任助理教授，2010起任教授。2010年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金。2011年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)和求是杰出科技成就集體獎(jiǎng)。研究成果分別入選2010年中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展和中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展，以及2011年中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展。研究領(lǐng)域是實(shí)驗(yàn)?zāi)蹜B(tài)物理。近期主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：利用掃描隧道顯微鏡進(jìn)行單自旋探測(cè)、發(fā)現(xiàn)單原子層薄膜的超導(dǎo)電性、發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣^緣體表面態(tài)中背散射缺失的實(shí)驗(yàn)證據(jù)、拓?fù)浣^緣體表面態(tài)朗道量子化的觀測(cè)、FeSe超導(dǎo)體能隙節(jié)點(diǎn)和二重對(duì)稱性的觀測(cè)、發(fā)現(xiàn)KFe2Se2超導(dǎo)體中的相分離等。
馬旭村：1971年11月出生，1992年7月北京大學(xué)化學(xué)系本科畢業(yè)，1997年7月中科院鹽湖所化學(xué)碩士畢業(yè)，2000年7月中科院物理所凝聚態(tài)物理博士畢業(yè)。2000年至2002年在德國(guó)馬普學(xué)會(huì)微結(jié)構(gòu)物理研究所做博士后研究。2003年至今在中科院物理所表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作，現(xiàn)任中科院物理所研究員。曾獲得2005年度和2011年度中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就集體獎(jiǎng)、2008年北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、2010年國(guó)家杰出青年基金、2011年求是杰出科技成就集體獎(jiǎng)、2011年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（兩項(xiàng)）。主要從事拓?fù)浣^緣體和低維納米結(jié)構(gòu)的控制生長(zhǎng)、量子效應(yīng)與性能關(guān)系研究。