报告题目 (Title)：探索拓扑材料：无能耗电子器件的设计

报告人 (Speaker)：谢心澄 院士（复旦大学/北京大学）

报告时间 (Time)：2024年9月12日(周四) 14:30-15:20

报告地点 (Place)：校本部行政办公楼报告厅

邀请人 (Inviter)：钟建新 教授

主办部门：永利集团88304官网量子科技研究院、永利集团88304官网科研部高等研究院、永利集团88304官网理学院

摘要 (Abstract)：

晶体管是现代集成电路的基本单元，它们通过电子传输实现逻辑运算。然而，这一过程伴随着能量的损耗,这些损耗以焦耳热的形式释放，严重制约了计算效率，成为阻碍微纳电路性能提升的一大难题。近年来,科学家们发现了一类独特的材料，它们具有拓扑性质,使其在原理上支持电子单向且无损耗地传输，有望突破热耗散带来的性能瓶颈,对未来信息器件的设计产生深远的影响。从量子力学的视角来看,能量耗散是-个基础而又深刻的议题。特别是在这些神奇的拓扑材料中，电子单向传输的特性是否真的能够确保无能量耗散？这引发了我们的深入研究。我们研究了石墨烯在量子霍尔效应下的行为,发现即使在看似完美、理应无能量损失的状态下，能量还是以热量的形式悄悄流失了。与传统认知不同,我们发现能量的流失并非主要由电阻引起,而是由流子(例如电子)在其中的不平衡分布造成的，这一现象在拓扑材料中尤为显著。

这一发现为我们设计新型的拓扑电子器件提供了宝贵的启发。我们致力于探索-种既能高效工作又不造成额外能量损耗的拓扑电子器件设计方法。联合使用具有不后陈数的陈绝缘体,可以有效降低器件的耗散。这一设计原则已经成功指导我们改进了多个拓扑电子器件的构型,极大地减少了其内部的能量耗散，为发展下一代高效、节能的电子器件奠定了坚实的基础。