磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4及轴子型磁电耦合研究进展

张海军

南京大学物理学院

报告时间：2024年12月23日（周一）下午15:30

报告地点：紫金港校区段永平教学楼2号楼212报告厅

摘要：

The recently discovered MnBi₂Te₄-family magnetic topological insulators (TIs), have aroused great attention. In this talk, I will talk about some important progress in the MnBi₂Te₄-family of magnetic topological insulators (TIs), mainly based on our group’s findings. First of all, a major puzzle surrounds the gapped or gapless nature of MnBi₂Te₄ surface states, crucial for understanding magnetic topological phenomena. We introduce a Dirac-fermion approach to describe the low-energy state, which interestingly reveals that an unexpected gapless Dirac-cone states are invaluable in solving the puzzle. Furthermore, by introducing the higher-order coupling in the Dirac model, enforced by crystalline rotation symmetry, we discover the so-called intertwined Dirac cones that transform antiferromagnetic TIs into a quantum anomalous Hall phase with a high Chern number. This potentially reveals a new platform for studying the twistronics of AFM TIs with the interplay of magnetism, topology and highly tunable flat bands. Lastly, we discuss the axion electromagnetic response in MnBi₂Te₄ and its family, as typical magnetic axion insulators, focusing on the dynamical axion field in antiferromagnetic TIs and its rich physical phenomena.

报告人简介：

2004年在中国科学技术大学获得学士学位；2009年在中国科学院物理研究所获得博士学位；2010年至2015年在斯坦福大学从事博士后研究；2015年被聘为南京大学教授。长期从事计算凝聚态物理方面的前沿基础研究，在拓扑量子材料探索和拓扑物性研究方面取得了一些原创性研究成果：发现了一系列代表性的拓扑量子体系（迄今最具代表性的拓扑绝缘体Bi₂Se₃系列、广受关注本征磁性的轴子绝缘体MnBi₂Te₄系列，拓扑超导候选体系2M-WS₂）；提出了基于最局域Wannier函数的拓扑物性数值计算方法等。目前发表SCI学术论文120余篇，文章总引用超过22030次，其中，四篇文章的单篇引用超过1000次，十篇文章的单篇引用超过500次,单篇最高引用5669次。2011年，获得香港求是科学基金会‘求是杰出科技成就奖集体奖’。2015年，“国家海外高层次人才引进计划”（青年项目）。2020年，教育部长江学者特聘教授。