[发明专利]基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法

权利要求书

1.一种基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用第一性原理计算确定具有不同带隙的量子自旋霍尔效应绝缘体材料，同时选择与之晶格匹配的普通层状绝缘体材料，计算能带结构并分析其费米能级附近电子和空穴的行为；

步骤2：通过层间范德华作用将计算获得的具有不同带隙的量子自旋霍尔效应绝缘体材料与普通绝缘体材料进行晶格匹配，搭建成按顺序堆叠的多层材料单元，同时通过计算多层材料单元声子色散来检测其动力学稳定性；

步骤3：将稳定的多层材料单元组合成阵列式传感器，采用化学气相沉积法进行制备，并对传感器阵列的性能参数进行测试。

2.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，所述步骤1中的量子自旋霍尔效应绝缘体材料为可进行范德华力堆叠的纳米级材料，不同带隙为单层量子自旋霍尔效应绝缘体材料能带结构的导带底与价带顶间隙在0.01eV到0.1eV之间。

3.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，所述费米能级附近电子和空穴的行为具有能带反转与非平凡拓扑这一基本特性。

4.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，所述费米能级附近能带轨道特性可以进行相关参数的定性区分。

5.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，所述步骤2中的普通绝缘体为可进行范德华力堆叠的纳米材料，晶格匹配为不同材料的晶格常数最大应变量在5％以内，堆叠可以是平面内堆叠，也可以是垂直于平面堆叠，以及二者的混合堆叠。

6.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，具有量子自旋霍尔效应的材料两层之间距离不小于20nm。

7.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，一个多层材料单元为具有多种量子自旋霍尔效应绝缘体材料，或者只包含是一种量子自旋霍尔效应绝缘体材料。

8.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，暂态电压的电场大小不小于0.1V/nm，不大于10V/nm。

9.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，多层材料单元的性能参数包括边沿面积比、边缘传输通道。

10.根据权利要求1所述的基于阵列型量子自旋霍尔效应绝缘体材料的暂态电压检测方法，其特征在于，所述传感器阵列为多层材料单元，需要根据实际需求来按照一定的规律进行排列。