贝里相位与拓扑量子材料的第一性原理设计

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量子力学中的贝里相位(Berry Phase)自1984年被贝里发现以来,在诸多领域中已得到了广泛的应用。在凝聚态领域,贝里相位理论已成功地应用到材料中电子波包运动、反常霍尔效应、铁电极化、量子霍尔效应、Z2拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应等相关物性的研究中。本报告将首先简介自旋轨道耦合固体体系中贝里曲率诱导的自旋、电荷和热的反常输运等物性,以及拓扑绝缘体中与Berry相位相关的拓扑不变量的第一性原理计算方法;然后介绍相关的应用,特别是近年来我们组在新型拓扑量子材料理论设计方面的工作,并探讨在二维拓扑材料中实现量子自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应、量子谷霍尔效应和拓扑超导性等新奇量子现象的可能性。
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