德国维尔茨堡大学研究团队开发出新型拓扑绝缘体材料，在较高温度下实现量子自旋霍尔效应。这项发表于《科学进展》的研究突破了拓扑绝缘体材料的温度限制，为拓扑电子学应用提供了新可能。

拓扑绝缘体材料具有内部绝缘、边缘导电的特性，其量子自旋霍尔效应可使电子在材料边缘无损传输。研究团队与蒙彼利埃大学和巴黎高等师范学院合作，设计出三层量子阱结构的新型拓扑绝缘体材料。该材料在约-213摄氏度环境下仍保持量子自旋霍尔效应，较传统拓扑绝缘体工作温度显著提升。

研究负责人斯文·霍夫林教授表示："我们开发并测试了由三层组成的特殊量子阱结构。"该结构采用砷化铟作为外层，镓铟锑合金作为中间层。研究人员法比安·哈特曼指出："现有材料的带隙能量通常较低，而使用镓铟锑合金可增加带隙能量，第三层砷化铟则形成对称结构，增强带隙稳定性和尺寸。"

共同第一作者曼努埃尔·迈耶强调："该材料系统具备三大优势：可大规模批量生产、结果可靠可重复、与现有硅芯片技术兼容。"这种拓扑绝缘体材料的突破为开发节能电子器件奠定了基础。

量子自旋霍尔效应可实现电子自旋极化传输，避免能量损耗。新型拓扑绝缘体材料的研发推动拓扑电子学向实际应用迈进，使未来电子设备能在更高温度下运行并保持能效优势。

更多信息： Manuel Meyer 等人，《高温下 III-V 族半导体中的量子自旋霍尔效应：先进的拓扑电子学》，《科学进展》(2025 年)。期刊信息： 科学进展