| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 目录 | 第8-10页 |
| 第一章 绪论 | 第10-49页 |
| 第一节 研究动机 | 第10页 |
| 第二节 石墨烯：未来半导体工业材料 | 第10-21页 |
| 2.1 丰富多彩的碳家族 | 第10-11页 |
| 2.2 石墨烯的发现与制备 | 第11-14页 |
| 2.3 二维石墨烯的电子能带结构 | 第14-18页 |
| 2.4 有限宽石墨烯条带的输运性质 | 第18-21页 |
| 2.4.1 有限宽石墨烯条带的能带结构 | 第19-20页 |
| 2.4.2 石墨烯条带应用-谷极化电流的理论设想与方案 | 第20-21页 |
| 第三节 边态无散射的拓扑绝缘体 | 第21-32页 |
| 3.1 量子霍尔效应 | 第22-23页 |
| 3.2 二维量子自旋霍尔效应 | 第23-28页 |
| 3.2.1 石墨烯二维量子自旋霍尔绝缘体 | 第25-26页 |
| 3.2.2 HgTe量子阱中的二维量子自旋霍尔绝缘体 | 第26-28页 |
| 3.3 三维拓扑绝缘体的理论与实验 | 第28-32页 |
| 第四节 理论计算方法与应用 | 第32-41页 |
| 4.1 波函数衔接方法 | 第32-35页 |
| 4.1.1 Klein遂穿问题 | 第32-35页 |
| 4.2 非平衡格林函数方法 | 第35-39页 |
| 4.3 平均场近似方法 | 第39-41页 |
| 参考文献 | 第41-49页 |
| 第二章 碳的其它二维同素异形体能带研究 | 第49-62页 |
| 第一节 背景介绍 | 第49-50页 |
| 第二节 理论模型与计算方法 | 第50-52页 |
| 第三节 结果与讨论 | 第52-58页 |
| 3.1 狄拉克锥色散关系的解析表达式 | 第52-55页 |
| 3.2 被抑制的量子霍尔效应 | 第55-58页 |
| 第四节 小结 | 第58页 |
| 参考文献 | 第58-62页 |
| 第三章 石墨烯Datta-Das晶体管的输运特性研究 | 第62-78页 |
| 第一节 背景介绍 | 第62-63页 |
| 第二节 理论模型 | 第63-67页 |
| 2.1 计算表面格林函数的方法 | 第65-67页 |
| 第三节 结果与讨论 | 第67-73页 |
| 3.1 zigzag石墨烯条带Datta-Das晶体管 | 第67-71页 |
| 3.2 利用石墨烯zigzag条带实现的电导开关 | 第71页 |
| 3.3 无序对于系统的影响 | 第71-73页 |
| 第四节 小结 | 第73页 |
| 参考文献 | 第73-78页 |
| 第四章 相互作用石墨烯中的二维拓扑绝缘体相变研究 | 第78-93页 |
| 第一节 背景介绍 | 第78-79页 |
| 第二节 无相互作用下的Kane-Mele模型 | 第79-82页 |
| 第三节 Hubbard模型和平均场近似 | 第82页 |
| 第四节 结果与讨论 | 第82-88页 |
| 4.1 简化的玩具模型和解析表达式 | 第82-83页 |
| 4.2 玩具模型的计算结果 | 第83-85页 |
| 4.3 严格自洽计算的结果 | 第85-88页 |
| 第五节 小结 | 第88-89页 |
| 参考文献 | 第89-93页 |
| 第五章 相互作用石墨烯中谷极化电流的产生与探测 | 第93-109页 |
| 第一节 背景介绍 | 第93-94页 |
| 第二节 理论模型 | 第94-95页 |
| 第三节 谷极化的金属-绝缘体相变 | 第95-97页 |
| 第四节 谷极化绝缘体的有效哈密顿量 | 第97-101页 |
| 第五节 由门电压调控的谷极化器 | 第101-106页 |
| 第六节 小结 | 第106页 |
| 参考文献 | 第106-109页 |
| 第六章 总结与展望 | 第109-110页 |
| 论文发表情况 | 第110-111页 |
| 致谢 | 第111-112页 |
