栅极电场对拓扑绝缘体 BiSbTeSe2 界面的影响
材料科学
2020-06-09 v2
摘要
两个拓扑绝缘体之间的界面在凝聚态物理中具有基础性的意义。受实验工作的启发，我们通过第一性原理计算研究了两块 BiSbTeSe2（BSTS） slab 之间的界面过程。在其平衡间距下，BSTS 界面处不存在拓扑表面态，但我们的计算表明，若 slab 间距离大于 6 埃，则会出现拓扑表面态。更重要的是，我们发现通过在两个 BSTS slab 之间插入两层或更多层六方氮化硼，可以保留拓扑界面态。在实验中，当偏置电压较小时，隧穿通过该界面的电流对背栅电压不敏感。利用一种基于第一性原理且能模拟栅极电场的方法，我们表明在低偏置下，由栅极电压诱导的额外电荷驻留在最靠近栅电极的表面上，使界面几乎未被掺杂。这为理解所观测到的低偏置下输运性质对背栅电压不敏感的根源提供了线索。我们的研究解决了实验中提出的几个问题，而实验尚未给出微观物理与输运数据之间的明确关联。我们为涉及两个拓扑绝缘体之间界面的垂直隧穿结的设计提供了一条路线图。
引用
@article{arxiv.1910.06994,
title = {Gate field effects on the topological insulator BiSbTeSe2 interface},
author = {Shuanglong Liu and Yang Xu and Yun-Peng Wang and Yong P. Chen and James N. Fry and Hai-Ping Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.06994},
year = {2020}
}