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摘要
拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.从电学属性来说,人们不再仅仅以导电性的强弱(能隙的有无)把材料划分为导体、半导体和绝缘体,而是进一步通过系统的整体拓扑不变量把材料划分为拓扑平庸的和拓扑不平庸的.拓扑绝缘体是最早发现的拓扑非平庸系统,以负能隙的体材料和无能隙的拓扑边缘态为标志.强三维拓扑绝缘体拥有连接导带和价带的狄拉克锥拓扑表面态,而引入铁磁性会使拓扑表面态打开一个特殊的磁性能隙.这些新颖的材料在自旋电子学、非线性光学等广泛的领域有潜在的应用价值,更是将来的拓扑量子计算中不可或缺的核心材料.作为应用最广泛的一种直接观察k空间的实验手段和表面物理的重要分析工具,角分辨光电子能谱(ARPES)在拓扑材料的研究中一直处于举足轻重的地位.从拓扑绝缘体的最初发现到现在,利用ARPES研究强三维拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的文章已数以千计,不胜枚举.本文试从材料分类的角度对这两类材料的部分ARPES研究作一综述,侧重于描述利用ARPES研究此类材料的一般方法和过程,力求使读者对这一领域的研究现状有一个基本的概念.本文假定读者具有ARPES的基础知识,因此对ARPES的基本原理和系统构成不作讨论.
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