固体物理讨论班19

主要文献
“Indexing problems in quasicrystal diffraction”. Veit Elser. Physical Review B 32, 4892 (1985).

参考文献
1. “Quasicrystals: A Primer”. By Christian Janot. Oxford University Press, USA
2. 《凝聚态物理学》。冯端，金国钧著。第一章末。

要点提示

1. 准晶的实验发现的历史: 2011年诺贝尔化学奖，Shechtman的故事。
2. 什么是斐波拉契序列？怎么从二维的周期性格子构造波拉契序列？
3. 斐波拉契序列的衍射是什么样的？怎么通过投影法得到？
4. 能否编程模拟斐波拉契序列的衍射斑纹？
5. 怎么把斐波拉契序列的构造推广到高维空间准晶的构造？
6. 能否编程模拟Veit Elser的图9,10,11？

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1. 确定晶体结构的实验方法调研
不提供参考文献。可以参考调研如下实验技术：
(1) 微观成像技术：隧道扫描显微镜（STM）; 透射电子显微镜（TEM）; 扫描透射电子显微镜（STEM）
(2) 衍射技术：电子衍射（electron diffraction）; 中子衍射（neutron diffraction）；低能电子衍射（low energy electron diffraction）
参考问题：工作原理？优势劣势互补性？近期实验举例体现某项技术的独特性？

2. 石墨烯的波纹结构，Morie条纹和衍射
文献：1. 石墨烯简介：“The rise of graphene”. A. K. Geim & K. S. Novoselov. Nature Materials 6, 183 – 191 (2007)
2. 波纹：“The structure of suspended graphene sheets”. Jannik C. Meyer et al. Nature 446, 60-63 (2007).
3. Morie interferometry: “Structural analysis of multilayer graphene via atomic moiré interferometry”. David L. Miller et al. Physical Review B 81, 125427 (2010).
参考问题：什么是Mermin-Wagner定理？为什么石墨烯的波纹结构是有趣的？实验怎么验证石墨烯的波纹的？Morie pattern是什么？Morie interferometry能做什么？

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1. 氧化物界面结构：钙钛矿氧化物LAO/SRO界面的基本结构

文献：

1. “A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface”. Ohomoto and Hwang, Nature 427, 423 (2004).
2. “Why some interfaces cannot be sharp”. Naoyuki Nakagawa, Harold Y. Hwang & David A. Muller. Nature Materials 5, 204–209 (2006).
3. “Tunable Quasi-Two-Dimensional Electron Gases in Oxide Heterostructures”. S. Thiel, et al. Science 313, 1942 (2006).

2. 氧化物界面的物性: 以钙钛矿氧化物LAO/SRO界面为例，介绍界面的丰富物性

文献：

1. “Superconducting Interfaces Between Insulating Oxides”. Reyren et al, Science 317, 1196 (2007).
2. “Electric field control of the LaAlO3/SrTiO3 interface ground state”. Caviglia et al, Nature 456, 624 (2008).
3. “Coexistence of magnetic order and two-dimensional superconductivity at LaAlO3/SrTiO3 interfaces”. Lu Li et al. Nature Physics 7, 762 (2011).
4. Direct imaging of the coexistence of ferromagnetism and superconductivity at the LaAlO3/SrTiO3 interface”. Julie Bert, et al. Nature Physics 7, 762 (2011).

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凝聚态物质的中子散射

Neutron scattering from condensed matter

原理及理论

Roger Pynn. “Neutron scattering: a primer”.

Charles Kittel. “Quantum theory of solids”, ch. 19.


应用选讲

Excitations in Liquid Helium: Neutron Scattering Measurements. Phys. Rev. 113, 1379 (1959).

Inelastic-Neutron-Scattering Study of Acoustic Phonons in Nb3Sn. Axe, J. D. & Shirane, G. Phys. Rev. B 8, 1965–1977 (1973).

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石墨烯电子结构

Electronic structure of graphene

石墨烯的发现

K. S. Novoselov, A. K. Geim., et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science 306, 666–669 (2004).


量子霍尔效应

K. S. Novoselov, A. K. Geim., et al. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene. Nature 438, 197–200 (2005)

K. S. Novoselov, A. K. Geim., et al. Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry’s phase in graphene. Nature 438, 201–204 (2005)

V. P. Gusynin and S. G. Sharapov. Unconventional Integer Quantum Hall Effect in Graphene. Phys. Rev. Lett. 95, 146801 (2005).


参考综述

A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim. The electronic properties of graphene. Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).

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讨论内容及文献：

1. 狄拉克方程：SQ. Shen. “Topological Insulators — Dirac Equation in Condensed Matter”（北京大学可以通过Spinger下载）。 第二章 Starting from Dirac Fermion。
   
2. 拓扑绝缘体历史。Moore, J. ”The birth of topological insulators“. Nature 464, 194–198 (2010)。
3. 量子反常霍尔效应：CX Liu, SC Zhang and XL Qi. “The Quantum Anomalous Hall Effect: Theory and Experiment” Annual Review of Condensed Matter Physics 7, 301 (2016).
4. 量子自旋霍尔效应。SQ. Shen. “Topological Insulators — Dirac Equation in Condensed Matter”（北京大学可以通过Spinger下载）。 第六章 Quantum Spin Hall Effect。

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