拓扑绝缘体是一种具有强自旋轨道耦合作用的新兴量子物质态，其内部为存在能隙的绝缘态，表面则是无能隙的金属态，并呈线性色散、受时间反演对称性保护。拓扑绝缘体奇特的物理性质使其在低损耗器件以及量子计算机等领域有着广泛的应用前景，也将使得实验上观测到科学家们一直寻找的Axion、Majorana费米子成为可能。因此，拓扑绝缘体迅速成为了凝聚态物理及材料领域的研究热点。
目前，最受关注的是Bi2Se3、Bi2Te3及Sb2Te3等第二代三维拓扑绝缘体材料。这一类拓扑绝缘体可以通过机械剥离、分子束外延以及化学合成等方法制备，但无论通过何种方法制备出来的样品都会因为存在缺陷导致费米能级处于导带或价带，从而使得导电的体态掩盖了材料的表面态。为解决这个问题，浙江大学材料系硅材料国家重点实验室/电子显微镜中心的王勇教授与爱荷华州立大学电气与计算机工程系的修发贤教授，加州大学电子工程系的王康龙教授和昆士兰大学材料系的邹进教授合作，在拓扑绝缘体的元素补偿掺杂、利用栅极电压调控化学势等方面开展了相关研究工作，并取得了一系列进展。
3月14号出版的《纳米快报》（Nano Lett. 12(2012) 1170�1175）发表了材料系王勇教授为第一兼通信作者的论文“Gate-controlled surface conduction in Na-doped Bi2Te3 topological insulator nanoplates”。文章首次报导了纳元素掺杂可改变拓扑绝缘体物理性能的研究工作，并成功展示了通过调节背栅极电压实现对其费米能级的调控，从而实现了拓扑绝缘体由P型向N型的转变。该工作为分辨拓扑绝缘体真正表面的输运性质有着极大的指导意义，对实现拓扑绝缘体在电子器件上的应用起到了积极的推进作用。
王勇教授在拓扑绝缘体领域的一系列其他工作也于近期发表在国际著名期刊上：Nano Lett.12 (2012) 1486�1490, ACS Nano 6 (2012) 295�302。
王勇教授目前在浙江大学电子显微镜中心张泽院士团队/硅材料国家重点实验室从事拓扑绝缘体材料相关研究。有关工作得到了国家自然科学基金委，浙大材料系及硅材料国家重点实验室的重点支持。
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材料系电镜中心供稿
2012.03.19
