在范德瓦耳斯材料内生长薄铋晶体的奇异电子输运与量子振荡
介观与纳米尺度物理
2024-08-12 v2 材料科学
摘要
将材料限制为二维形态会改变电子行为并催生新器件。然而，大多数材料难以制备为均匀的薄晶体。在此，我们提出一种新合成方法：在由原子级平坦范德瓦耳斯（vdW）材料定义的纳米级模具中生长晶体。通过在由六方氮化硼（hBN）制成的 vdW 模具中加热并压缩铋，我们生长出厚度小于 10 纳米的超平坦铋晶体。由于量子限域，铋体态出现能隙，从而隔离出本征 Rashba 表面态以供输运研究。该 vdW 模塑铋展现出卓越的电子输运，使得观测源自（111）表面态朗道能级的 Shubnikov-de Haas 量子振荡成为可能，而此前研究未能观测到。通过测量栅压依赖的磁电阻，我们观测到多载流子量子振荡与朗道能级分裂，其特征同时源自顶表面与底表面。我们的 vdW 模具生长技术为铋的 Rashba 表面态与拓扑边界模的电子学研究及调控建立了平台。除铋之外，vdW 模塑方法提供了一种低成本合成超薄晶体并将其直接集成进 vdW 异质结构的途径。
引用
@article{arxiv.2211.07681,
title = {Exceptional electronic transport and quantum oscillations in thin bismuth crystals grown inside van der Waals materials},
author = {Laisi Chen and Amy X. Wu and Naol Tulu and Joshua Wang and Adrian Juanson and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Michael T. Pettes and Marshall Campbell and Chaitanya A. Gadre and Yinong Zhou and Hangman Chen and Penghui Cao and Luis A. Jauregui and Ruqian Wu and Xiaoqing Pan and Javier D. Sanchez-Yamagishi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.07681},
year = {2024}
}