研究人员揭示了一种叫做三维拓扑绝缘体的新型膜中不寻常的量子现象—整数量子霍尔效应。在探究过程中，他们说明了“表面狄拉克状态”在这些材料中被量化，表明这仅仅取一些特定的离散值。表面狄拉克状态指的是无质量电子的特定形式。这些发现有助于促进无功耗电子设备的发展，因此也可以减少目前硅基半导体材料产生的热量。

来自日本理化学研究所应急物质科学中心的研究人员揭示了一种叫做三维拓扑绝缘体的新型膜中不寻常的量子现象—整数量子霍尔效应。在探究过程中，他们说明了“表面狄拉克状态”在这些材料中被量化，表明这仅仅取一些特定的不连续值。表面狄拉克状态指的是无质量电子的特定形式。这些发现有助于促进无功耗电子设备的发展，因此也可以减少目前硅基半导体材料产生的热量。

拓扑绝缘体是一种不寻常的材料，这种材料内部并不导电，而只在表面导电。其表面被无质量的电子和电子空穴填充，这使得导电过程几乎不消耗能量，就像超导体一样。因此，研究人员充分研究了这种材料的性能，以期能得到低功率的电子设备。然而，由于晶体不纯，这个目标目前还显得遥不可及。

在目前发表在《自然通讯》的研究来看，该研究小组有能力克服这些困难。该研究小组采用铋、锑和碲制成了三维拓扑导体，并成功地消除了杂质的影响。通过将材料固定在磷化铟半导体基片上，然后在顶部放置一个绝缘氧化膜和电极，该薄膜变为一种电动门控装置—“场效应晶体管”，在使用恒定电场的情况下，通过调整电场强度可测得霍尔电阻。通过该过程，该小组在特定的区域可使阻抗变为常数，表明了该材料中霍尔效应的存在。

除此之外，通过施加外部电场，该小组表明狄拉克状态可以在量子霍尔效应状态和绝缘状态间转换。根据强关联物理研究小组Ryutaro Yoshimi的看法，“在3维拓扑绝缘材料中可以看到这种效应令人非常兴奋，我们计划进一步研究材料如何具有不同的电子特性。在将来，我希望这些研究结果可以对高速低功耗的电子设备具有指导作用。”

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮