我心如伊分享 http://blog.sciencenet.cn/u/张志东 在一个浮躁的社会和纷杂的年代,在心灵深处保持一片宁静的时空。

博文

拓扑绝缘体纳米带的双极化场效应 精选

已有 17649 次阅读 2013-6-22 09:35 |个人分类:科普|系统分类:论文交流| 拓扑绝缘体

拓扑绝缘体不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”,它是一种全新的量子物质态。这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体,而表面则是由于自旋轨道耦合作用产生的由时间反演对称性保护的无能隙的表面电子态。这种无能隙的表面金属态完全是由材料体电子态的拓扑结构对称性所决定的。目前,最受关注的是Bi2Se3Bi2Te3Sb2Te3等第二代三维拓扑绝缘体材料。尽管目前在拓扑绝缘体领域已报道了大量实验工作,但理论预言的很多重要而有趣的性质和现象还仍然没有被实验观测到,影响拓扑绝缘体实验工作进展的主要挑战是难以获得高质量的拓扑绝缘体样品。通常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,从而使得导电体态掩盖了材料的表面态。

最近,沈阳材料科学国家(联合)实验室磁性材料与磁学研究部和美国凯斯西储大学高翾教授研究组合作通过气相化学沉积(CVD)的方法成功制备了Bi2Te3和不同Se含量掺杂的Bi2Te3的纳米片和纳米线/带,对纳米结构拓扑绝缘体表面态的保护进行了初步研究。发现当Bi2Te3纳米片厚度在10纳米左右时,拉曼光谱在2325px-12825px-1出现两个代表反演对称破缺的红外振动模式峰。在表面覆盖PMMA或经过一系列程序制备纳米器件后,这两个振动峰还仍然存在。但是如果把制备的纳米片转移到另一个相同的基片上,这两个峰则消失。说明所制备的纳米片与基片间存在一定的相互作用。随着Bi2Te3纳米带中Se含量的增加,Bi2Te3纳米带导电性从金属性转变到半导体性质,说明Se的掺杂可以提高纳米带的质量,有效地抑制了缺陷导致的导电体效应,同时提高了表面效应。利用栅极电压可使半导体导电从N型转为P型,而且纳米带厚度对栅极电压的调制有很大影响,其厚度越小N型到P型转变越明显,并且在较高温度也可观察到这种转变。

在化学气相沉积的Bi2(Te1-xSex)的纳米带中发现双极化场效应,说明通过掺杂和控制纳米带的厚度可以有效地降低体态对表面态的影响,对于拓扑绝缘体相关的基础性质和最终应用有着重要意义。相关的工作已发表在ACS Nano 7 (2013) 2126

该项工作的全文链接:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn304684b

 

 



http://blog.sciencenet.cn/blog-2344-701709.html

上一篇:放飞梦想,再铸辉煌---在金属研究所成立60周年庆典上的讲话
下一篇:我与天德兄的交往

13 李学宽 陈小润 刘艳红 王涛 杜志航 吕喆 孙长庆 郭向云 田云川 陈湘明 苏力宏 杨正瓴 crossludo

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (13 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-12-2 08:06

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部