在 $\alpha$-RuCl$_{3}$ 上异质外延生长的 Bi$_{2}$Se$_{3}$ 薄膜

将各种二维材料组合成新型范德瓦耳斯（vdW）异质结构已被证明可产生新的涌现量子系统。由 vdW 拓扑绝缘体（TI，如 Bi$_{2}$Se$_{3}$）与量子自旋液体（QSL，如 $\alpha$-RuCl$_{3}$）组成的新型异质结构因 TI 表面态中的手性狄拉克电子可能与 QSL 中分数化费米子自旋激发强耦合而备受关注。我们报道了在 $\alpha$-RuCl$_{3}$ 上异质外延生长 Bi$_{2}$Se$_{3}$ 薄膜，并表征了其结构与电学性质。通过分子束外延生长出具有原子级平滑均匀表面的 Bi$_{2}$Se$_{3}$ 薄膜。该异质结构呈现出优先的外延关系，对应于 $(5 \times 5)-$Bi$_{2}$Se$_{3}/(2\sqrt{3} \times 2\sqrt{3})R30\deg-\alpha$-RuCl$_{3}$ 公度超晶胞，周期为 1.2 nm。尽管晶格失配高达 60%，超晶格的形成归因于范德瓦耳斯异质外延。作为温度函数的磁输运测量表明，生长在 $\alpha$-RuCl$_{3}$ 上的 Bi$_{2}$Se$_{3}$ 薄膜为重度 $n$ 型掺杂，$n_{e}$ ~10$^{14}$ cm$^{-2}$，低温下迁移率 $\mu$ ~450 cm$^{2}$ V$^{-1}$ s$^{-1}$。