的能带结构比较。(a)是HgTe的能带结构；(b)是当HgTe构成抱负的黄铜矿结构（1×1×2超胞）时的能带结构；(c)是HgTe构成=1.016，u=-0.018的黄铜矿结构时的能带结构。赤色圆点的巨细代表阳离子的s轨迹占有概率，(c)中插图标明在实践黄铜矿结构下HgTe可以天然地翻开一个帯隙；(d)(e)分别是AuTlTe
的能带结构，它们具有与HgTe相似的反带特色，显现了其非平凡的拓扑性质，(e)中的E代表反带强度。
图3：黄铜矿宗族化合物的反带强度，反带强度界说为Г6态与价带顶的能量差。空心标识代表该资料的晶体结构常数来自于已有的相关文献，其它化合物的晶体结构常数来自于第一性原理结构优化。当E 0时，方形代表拓扑绝缘体，菱形代表拓扑金属。暗影区域表明黄铜矿化合物的晶格常数在2%范围内与GaAs、InAs和InSb相匹配。
拓扑绝缘体已成为资料研讨范畴中的“明星”[Nature 466, 310 (2010)]，吸引着很多科学家的目光，理论和试验两方面的研讨作业发展都极为敏捷。拓扑绝缘体是一种别致的量子物态，具有绝缘体和导体两层特性，经过引进超导序和铁磁序，拓扑绝缘体可能在量子核算机和自旋电子学等范畴有着潜在的广泛使用。然而要完成这些使用，第一步是要寻觅功能优秀的拓扑绝缘体资料。当时被试验证明的拓扑绝缘体资料品种和数量还十分有限，受实践成长条件、特别是怎么与当时的半导体工艺匹配等问题的约束，在这些资猜中完成上述使用仍是适当困难的。最近，中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家试验室（筹）姚裕贵研讨员和博士生冯万祥、丁俊，与美国橡树岭国家试验室的肖笛博士协作，在拓扑绝缘体资料猜测和规划方面获得重要发展。在前期研讨作业基础上[Phys. Rev. Lett. 105, 096404 (2010); Phys. Rev. B 82, 235121 (2010)]，他们使用自己独立研发的Z
拓扑不变量第一性原理核算程序，又成功预言了在黄铜矿三元化合物宗族中存在着很多拓扑绝缘体资料，这些资料有望补偿现存拓扑绝缘体资料的缺乏。
黄铜矿化合物具有类闪锌矿结构，有两个自在的结构参数和u（见图1），因为存在化学压力，在黄铜矿化合物结构中一般存在细微结构歪曲导致1和u0。进一步考虑到体系中有两个不同的阳离子，与闪锌矿和Half-Heusler等资料不同，黄铜矿化合物不再具有立方对称性。这样的成果便是黄铜矿化合物能带中类Г
态四重简并不再受立方对称性的维护，而是劈裂成两个两层简并。根据这个对称性破缺，在反带的景象下，黄铜矿化合物不需要应变就可能构成一个天然的能隙，并成为拓扑绝缘体。 图2显现了黄铜矿化合物AuTlTe
的能带结构可以终究靠具有反带结构的HgTe化学绝热演化而得到。关于类闪锌矿结构资料，反带结构对错平凡拓扑性质的标识，经过Z
(I = Cu, Ag, Au; III = In, Tl; V = S, Se, Te)，II-IV-V
(II = Zn, Cd, Hg; IV= Ge, Sn; V = As, Sb)的体系核算，他们进一步发现其中有几率存在着很多的拓扑非平凡资料（见图3）。黄铜矿化合物是类闪锌矿结构中现在为止第一个不加应变就可能完成拓扑非平凡态的三元化合物，除了结构相似性，它们的晶格常数与干流半导体的晶格常数相匹配（见图3）。此外，现在在黄铜矿化合物中已发现室温铁磁体，这些有利条件都使得黄铜矿化合物在将来存在广泛的使用可能性。本作业宣布在
. 106, 016402 (2011)，得到了国家天然科学基金委、科技部和科学院的赞助。（来历：中科院物理研讨所）
