原子级突变的拓扑 p-n 结
材料科学
2017-08-25 v1 量子物理
摘要
拓扑绝缘体 (TI's) 是一类具有非凡表面电子态的新型量子物质，在自旋电子学和容错量子计算方面具有巨大潜力。为了将拓扑绝缘体投入实际应用，需要将这些材料制造成器件，其基本单元通常是 p-n 结。理论上已经提出了“拓扑” p-n 结的独特电子特性，如结电子态和自旋整流。然而，由于材料、工艺和基本物理原因，横向拓扑 p-n 结的制备一直具有挑战性。在此，我们展示了一种创新方法，实现了具有原子级突变界面的三维 (3D) 拓扑绝缘体 (TI) 拓扑表面态 (TSS's) 的 p-n 结。当在具有典型 n 型 TSS 的 3D TI Bi2Se3 上生长超薄 Sb 薄膜时，通过 2D Sb 薄膜与 Bi2Se3 表面之间的实质性杂化，表面发展出强 p 型 TSS。因此，被 Sb 薄膜部分覆盖的 Bi2Se3 表面分叉为 n 型和 p 型 TSS 区域，并由原子台阶边缘分隔，形成短至 2 nm 的横向电子结。这种方法为基于具有良好定义的拓扑 p-n 结的各种电子和自旋电子器件开辟了一条不同的途径，并具有可缩小至原子尺寸的可扩展性。
引用
@article{arxiv.1708.07426,
title = {Atomically Abrupt Topological p-n Junction},
author = {Sung Hwan Kim and Kyung-Hwan Jin and Byung Woo Kho and Byeong-Gyu Park and Feng Liu and Jun Sung Kim and Han Woong Yeom},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.07426},
year = {2017}
}
备注
21 pages, 6 figures