删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
Ce掺杂Bi2Te3薄膜的分子束外延制备及其电输运性质研究
本站小编 Free考研考试/2022-01-01
拓扑绝缘体在最近十多年引起了科学界的极大重视——这类新奇的量子材料是有可能实现无能耗电子器件的新一代材料体系。它们的能带结构有特殊的拓扑性质,这样的特殊性质使得其表面存在由时间反演对称性保护的导电电子态(Dirac型表面态),最经典的拓扑绝缘体莫过于A2B3型拓扑绝缘体(其中A为Bi或者Sb,B为Te或者Se)。通过磁性掺杂可以在拓扑绝缘体中引入磁性而破坏时间反演对称性,在其狄拉克点处打开能隙,有可能会诱导出许多奇异的物理现象,例如半量子化的霍尔电导、中性马约拉纳费米子、量子反常霍尔效应等等。稀土元素具有目前已知元素中最大的磁矩,且稀土原子的三价稳定态可以等价替换A2B3型拓扑绝缘体中的Bi/Sb原子,因此其被认为是研究磁性掺杂效应的理想掺杂元素。铈(Ce)的f电子构型比其它稀土元素体系简单,研究Ce掺杂拓扑绝缘体对深入理解和认识f电子和拓扑绝缘体相互作用具有重要意义。此前有研究人员进行了Ce掺杂拓扑绝缘体CexBi2-xTe3单晶块材的磁输运性质研究,并发现在掺杂浓度x = 0.06时出现一系列磁输运异常现象,但是对磁性和拓扑表面态的相互作用机理还不是很明确。
近日,中国工程物理研究院材料研究所朱燮刚研究团队和西南交通大学赵可课题组利用分子束外延在蓝宝石衬底上成功制备了不同Ce掺杂浓度的Bi2Te3薄膜样品,并研究了其电子输运性质。研究发现在低温下,薄膜呈现出金属行为,电阻率与温度呈线性相关;但是在更低温区间(2 ~ 20 K)出现电阻极小值。通过近藤公式拟合,证明了极低温下的电阻行为是与Ce掺杂相关的近藤效应和费米液体行为共同作用、相互竞争的结果。用HLN公式拟合了磁场下的弱反局域化行为,分析显示在掺杂浓度x < 0.02范围内,表面电导通道数保持为两条;随着Ce浓度的增加,通道数减少为1条,表明二维的输运通道被抑制,这也意味着Ce原子局域磁性与拓扑表面态存在强烈的竞争和相互作用关系。
图1.(a)(CexBi1-x)2Te3单晶薄膜的电阻率随温度的变化曲线(曲线被上下平移以便于数据可视化),(b)3.5 K – 25 K温度区间内(CexBi1-x)2Te3薄膜的归一化电阻率(实线表示拟合曲线),(c)T = 4 K下(CexBi1-x)2Te3薄膜的磁阻率,(d)4 K – 14 K温度区间内(Ce0.04Bi0.96)2Te3薄膜的磁阻率。
图2.(a)4 K温度下(CexBi1-x)2Te3单晶薄膜的磁电导(实线表示HLN拟合曲线),(b)4 K – 14 K温度区间内(Ce0.04Bi0.96)2Te3薄膜的磁电导,(c)拟合参数α和相位相干长度 lφ 随浓度的变化曲线,(d)Bi2Te3薄膜和(Ce0.04Bi0.96)2Te3薄膜的拟合参数α和相位相干长度 lφ 随温度的变化曲线。
Electrical transport properties of cerium doped Bi2Te3?thin films grown by molecular beam epitaxy
Peng Teng, Tong Zhou, Yonghuan Wang, Ke Zhao, Xiegang Zhu, Xinchun Lai
J. Semicond. 2021, 42(12): 122902
doi:?10.1088/1674-4926/42/12/122902
Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/42/12/122902?pageType=en
来源:第12期半导体学报中文导读
相关话题/电子 材料 中文 数据 结构
Psychological Review:心理所构建中文阅读的认知计算模型
中文是中华民族的宝贵财富,是全球近四分之一人口的母语,更是凝聚全球华人的重要纽带。对中文阅读的认知机理进行研究,并使其更好地为中文阅读者服务,具有重要的理论与实际意义。与英文等拼音文字相比,中文具有很多鲜明的特点。其中一个显著特点是中文文本在词和词之间没有空格,这使得现有的阅读模型面对中文时都无能为 ...中科院心理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01松山湖材料实验室和北京大学共同研制出4英寸无开裂高质量氮化铝单晶模板
2021年10月,松山湖材料实验室第三代半导体团队和北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心王新强教授团队共同研制出4英寸无开裂高质量氮化铝单晶模板,为降低深紫外发光器件的成本清除了最主要障碍,可推动深紫外发光器件的普及。目前深紫外(DUV)发光器件面临的一个共性问题是缺少具有高深紫外透过率且与高Al组 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01心理所研究分析社会媒体大数据视角下经济发展对集体道德的影响模式
“国无德不兴,人无德不立”,道德不仅是“立身”之本,更是“立国”之基。道德(morality)是指某一社会群体内一致的风俗习惯或者某些行为倾向,既是一种心理特征,也是一种意识形态。 以往研究发现道德受诸多因素影响,如文化背景、经济状况和价值观等,其中经济是影响道德的重要因素。 在社会科学领域,经济 ...中科院心理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01片状增益结构提高等离激元纳米激光器效率
随着激光和纳米光子学的发展,激光器的微型化受到广泛关注,先后发展了Fabry-Perot、垂直腔面发射、纳米线、微盘、圆环等激光器。传统光学腔的激光器均受光学衍射极限的限制,即器件的每个维度尺寸均需大于半波长,难以进一步缩小器件尺寸。为了实现高集成度的片上光互连的应用,对激光器提出更高的要求,比如更 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01以二维GaSb为沟道材料的晶体管的量子输运模拟
随着技术的发展,金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的尺寸进一步减小,传统的硅基场效应管难以满足性能的发展要求。超薄硅晶体管是其中一个解决方向,但是当硅的厚度减小到一定程度时,会出现非理想的载流子散射问题,因此我们需要寻找可以替代的其他材料。石墨烯的发现打开了二维材料的大门。近年来的研究表明 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01北京大学量子材料科学中心杜瑞瑞及冯济教授课题组在三维外尔半金属中发现一维费米弧边界态
北京大学量子材料科学中心杜瑞瑞教授课题组和冯济教授课题组合作利用低温扫描隧道显微镜及谱学测量方法,在观测TaAs外尔半金属不同晶面构成的台阶边缘时,发现了原子尺度稳定的一维费米弧边界态,以及费米弧在不同晶面上由一维边界态向二维表面态的演变。相关成果发表于《国家科学评论》(National Scien ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01物理系周树云及合作者发表量子材料光诱导新奇物理效应综述文章
清华新闻网11月12日电 在二维材料和拓扑材料等量子材料的研究中,光和物质的相互作用起着重要的作用。它不仅是研究材料处于平衡态时的物理特性的重要探测手段,更为重要的是,脉冲激光激发还可以作为一种物态调控新手段。利用光激发可诱导或“衍生”出平衡态所不具有的新奇物态,进而在超快(皮秒甚至飞秒)时间尺度上 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01柔性钙钛矿太阳能电池:材料与器件
钙钛矿太阳能电池因其成本低廉和光电转化效率高而受到学术界和产业界的极大关注,而柔性钙钛矿太阳能电池具有效率高、重量轻、可卷对卷制备等特点,被认为是实现钙钛矿光伏产业化的一个重要突破口。因其柔性衬底的特殊性,在构筑柔性器件时,对于透明电极、电荷传输层、钙钛矿等要进行材料选择和制备优化,以获得高转化效率 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01基于纳米结构的高效柔性太阳能电池研究进展
薄膜柔性太阳能电池具有低成本、低能量偿还时间、轻质、柔性等优势,在便携式设备、建筑光伏集成一体化等应用中有广阔前景。然而,光损失(反射和透射)是制备高效、柔性电池的关键问题。反射源于电池表面的高折射率的透明电介质或金属氧化物。目前,传统的四分之一波长 (λ/4) 涂层仅对垂直入射的特殊波长光子有效。 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01首次实现氮化物半导体二维电子气中自旋的电学注入
随着信息技术逐步迈向后摩尔时代,基于半导体中的电子自旋自由度发展新一代高速低功耗信息处理器件的自旋电子学受到高度关注。以氮化物半导体为代表的宽禁带半导体具有较长的自旋弛豫时间和电场可调控的自旋轨道耦合效应,在发展室温自旋电子器件方面具有一定的优势。目前基于氮化物半导体二维电子气(2DEG)的射频和功 ...中科院半导体研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01