拓扑绝缘体Sn掺杂的Bi 1.1 Sb 0.9 Te 2 S的面内霍尔效应

发布时间：2021-01-23 13:13

　　拓扑绝缘体的体相是窄能隙的绝缘体,表面存在二维无质量的狄拉克费米子。受到时间反演对称性的保护,狄拉克费米子拥有线性色散的能带结构并且他们的自旋和轨道相互锁定,使得狄拉克费米子对非磁性杂质存在背散射禁戒的特性。目前在三维拓扑绝缘体的研究中存在两个关键的问题,即高质量的拓扑绝缘体材料的获取和对狄拉克费米子物理性质的研究。笔者通过熔融法制备出了高质量的Sn掺杂的Bi1.1Sb0.9Te2S单晶。我们通过角分辨的光电子能谱,观察到了清晰的狄拉克锥结构,狄拉克点距离费米面126meV;对样品进行输运性质的测量,样品实现了体相绝缘,在低温的电阻率可以达到几十Ωcm;通过对Shubnikov-de Haas振荡的分析,表面态拥有较低的载流子浓度,在低温条件下二维的非平庸拓扑表面态在输运中占主导。进而我们在Sn掺杂的Bi1.1Sb0.9Te2S单晶中测量面内霍尔效应。首次在块体中观察到了面内霍尔效应,电阻和角度呈现sin2θ的依赖关系;通过改变温度,观察到了面内霍尔效应的振幅从100 K到150 K出现明显的衰减,通过对数据的分析确认这个衰减是由于面内霍尔效应到经典霍尔效应的转变。 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?－］量子霍尔效应［３］??

?（１－３）??其中ｎ称为贝利曲率，（＾属于整数，对应数学上陈数的概念，ｇ在数值上和整??数量子霍尔效应的系数Ｖ相同。如图１．１－３所示是波函数的两种不同的演化路??径，正方形的是一个二维布里渊区，由于周期性的边界条件，我们可以将心＝０??和２；ｒ的两条边粘在一起，相当于圆柱形的表面；同时＆．＝?０和２；ｒ也是等价的。??图１．１－３?（ａ）中波函数的相位在布里渊区的环面上绕了?０圈，对应于传统的绝??缘体，而１．１?－?３?（ｂ）中波函数的相位在布里渊区的环面上绕了?１圈，Ｇ?＝?１对??应于ｖ?＝１的量子整数霍尔效应［７］。??３??

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【参考文献】：
期刊论文
[1]凝聚态材料中的拓扑相与拓扑相变——2016年诺贝尔物理学奖解读[J]. 戴希.  物理. 2016(12)



本文编号：2995278