Oprindelsen til lineær magnetoresistens - eksotisk eller klassisk?

Nye materialer udviser undertiden spektakulære modstandsfænomener, selvom forklaringen ikke altid viser sig at være eksotisk. Fysikere fra Nijmegen High Field Magnet Laboratory (HFML) og ETH i Zürich har vist, at en simpel fysisk model er tilstrækkelig til at forklare fænomenet lineær magnetoresistens. De offentliggjorde deres resultater i denne uge i en Editor's Suggestion -artikel i Fysisk gennemgangsbreve .

Måling af et elektrisk modstand af et materiale i et magnetfelt (magnetoresistansen) er ofte et første skridt på vejen mod at opdage nye elektroniske egenskaber. Siden fremkomsten af ​​grafen i 2005, mange nye materialer med ukonventionelle egenskaber er blevet opdaget, herunder topologiske isolatorer, og Weyl og Dirac halvmetaller. Disse materialer udviser en lineær skalering af deres energi med momentum, en såkaldt dispersionsrelation, hvor elektroner i et fast stof opfører sig som masseløse partikler (ligner lette partikler, såkaldte fotoner). Sådanne nye elektroniske egenskaber er interessante for potentielle anvendelser inden for information og optoelektroniske teknologier. I mange af disse materialer, modstanden viser sig at stige lineært med magnetfeltet - et fænomen vi kalder lineær magnetoresistans (LMR).

'Enkel' og generel forklaring på lineær magnetoresistans

Forskere fra High Field Magnet Laboratory (HFML) - et partnerskab mellem Radboud University og FOM Foundation - og ETH Zürich har nu målt modstanden i en ultraclean GaAs (Gallium arsenide) kvantebrønd, som endnu ikke besidder en sådan lineær energirelation. De har fundet en stærk LMR, der ligner den, der findes i de materialer, der fremhæves ovenfor:topologiske isolatorer, Weyl og Dirac halvmetaller. Oprindelsen af ​​LMR i dette tilfælde er sandsynligvis relateret til små tæthedsvariationer i hele det faste stof, som ikke kan undgås ved konventionelle materialevækstteknikker. Dette fører til et bidrag fra en lineær Hall -modstand forårsaget af Lorentz -kraften i et magnetfelt på en elektron i bevægelse på den målte magnetoresistans. Denne opdagelse lærer os en vigtig lektie:at eksotiske forklaringer på spektakulære fænomener ikke altid er svaret.