狄拉克半金属 Na$_3$Bi 电子性质的静电调控

在非晶 SiO$_2$:Si 衬底上生长拓扑狄拉克半金属 Na$_3$Bi 的大面积薄膜，以实现以掺杂硅作为背栅的场效应晶体管。生长态薄膜显示出超过 7,000 cm$^2$/Vs 的载流子迁移率和低于 3 $\times$ 10$^{18}$ cm$^{-3}$ 的载流子密度，与最好的 Na$_3$Bi 薄膜相当。观察到双极场效应和最小电导率，这是狄拉克电子系统的特征。结果在拓扑狄拉克半金属中无序诱导的电荷不均匀性模型中得到了定量理解。由于能带反转结构，Na$_3$Bi 中的空穴迁移率显著大于电子迁移率，并且当空穴存在时，它们主导了输运性质。