Kredit:FLEET
Jern-doping af den topologiske isolator Sb 2 Te 3 resulterer i nyttige elektroniske og magnetiske egenskaber, kvantificeret i en nylig FLEET -undersøgelse ved University of Wollongong.
Forskerne studerede magneto-transportegenskaberne ved en jern-dopet topologisk isolator (Fe – Sb 2 Te 3 ).
Efter at materialet er dopet via tilsætning af jern, dets elektroniske struktur ændrer sig markant:flere responsfrekvenser dukker op, i modsætning til den enkeltfrekvens detekteret for Sb 2 Te 3 i sin rene form, og bærertæthed og mobilitet reduceres.
"Denne forbedrede forståelse af dopingens virkninger på den topologiske isolator Sb 2 Te 3 er afgørende for at informere fremtidig mulig brug i lavenergielektronik, " forklarer projektleder Xiaolin Wang.
Topologiske isolatorer (TI'er) er nye materialer, der hverken er elektriske ledere, heller ikke elektriske isolatorer. I stedet, en topologisk isolator er en isolator i sit indre, men leder langs kanterne (ligner en chokoladeblok indpakket i aluminiumsfolie).
Topologiske isolatorers unikke Dirac -overfladetilstande er attraktive for elektroniske applikationer og er potentielt vært for en række fascinerende og nyttige fænomener.
I tredimensionelle (3-D) topologiske isolatorer som Sb 2 Te 3 , den elektroniske overfladestruktur er viklet ind i den interne (bulk) elektroniske struktur og, følgelig, begge aspekter skal forstås på det grundlæggende niveau.
Uafklarede spørgsmål vedrørende effekten af metaldoping af Sb 2 Te 3 er relateret til en af de mest fascinerende transportegenskaber i topologiske isolatorer:den kvante -anomale Hall -effekt (QAHE).
QAHE beskriver en effekt, der engang var "uventet" (dvs. anomal):kvantisering af den tværgående "Hall" -modstand, ledsaget af et betydeligt fald i langsgående modstand.
"Det er et område af stor interesse for teknologer, " forklarer Xiaolin Wang. "De er interesserede i at bruge denne betydelige reduktion i modstand til markant at reducere strømforbruget i elektroniske enheder."
Undersøgelsen af magnetdopede topologiske isolatorer søger at finde det optimale sæt dopinger, magnetisk orden, og transportere egenskaber for at:
Fund i detaljer
Denne nye undersøgelse rapporterer de elektroniske virkninger af doping Sb 2 Te 3 enkeltkrystaller med jern, via magneto-transportforsøg og komplementære teoretiske beregninger.
Doping af den topologiske isolator Sb 2 Te 3 med jern resulterer i:
Materialets elektroniske båndstruktur ændrer sig markant
Ved hjælp af teoretiske beregninger, forskerne identificerede en ekstra bulk hullomme indført i den elektroniske struktur, stammer fra kemisk forvrængning forbundet med jerndopemidlet.
To vinkelafhængige svingningsfrekvenser blev identificeret, relateret til to Fermi -lommer.
I øvrigt, landskabet af elektronernes energi-momentum forhold ændres via jerndoping, hvilket indikerer en rig kompleksitet i den underliggende elektroniske struktur.
Eksperimentelt, både dopede og udopede prøver er hul-bærer-dominerede; imidlertid, jerndoping reducerer også bærertætheden og mobiliteten.