拓扑绝缘体 SmFe:Bi2Se3 单晶中的巨量 Dirac 费子与强 Shubnikov-de Haas 振荡
材料科学
2024-06-17 v1
摘要
拓扑绝缘体 (TI) 是一种新兴材料，具有独特的能带结构，使其可用于研究固体中的量子效应，以及为高性能量子器件贡献。为实现 TI 的更好性能，本文提出了一种共掺杂策略，即在 Bi2Se3 单晶中共掺杂协同作用的稀土 Sm 和过渡金属 Fe，既结合了掺杂 TI (高铁磁有序温度和观察到 QAHE) 的优势，又结合了稀土掺杂 TI (大磁矩和显著自旋轨道耦合) 的优势。在生长后的单晶中，观察到铁磁有序的明确证据。角分辨光子能谱表明，铁磁性在表面 Dirac 点处打开了 44 meV 的能隙。此外，载流子迁移率在 3 K 时约为 7400 cm2/Vs，我们因此观察到纵向电阻中超强的 Shubnikov-de Haas 振荡，以及横向电阻在 14 T 以下的霍尔阶梯。我们的输运和角分辨光子能谱结果表明，Bi2Se3 系统中的稀土和过渡金属共掺杂是实现量子异常霍尔效应以及在电子器件中实现巨量 Dirac 费子具有前景的可行途径。
引用
@article{arxiv.2406.09628,
title = {Massive Dirac Fermions and Strong Shubnikov-de Haas Oscillations in Topological Insulator Sm,Fe:Bi2Se3 Single Crystals},
author = {Weiyao Zhao and Chi Xuan Trang and Qile Li and Lei Chen and Zengji Yue and Abdulhakim Bake and Cheng Tan and Lan Wang and Mitchell Nancarrow and Mark Edmonds and David Cortie and Xiaolin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.09628},
year = {2024}
}
备注
5 figures