拓扑半金属氢化物表面的电荷密度波拓扑半金属
材料科学
2024-08-09 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
由于非平凡能带拓扑所提供的卓越特性，拓扑物质的物理阶段被视为实现低耗能电子器件、高效自旋-电荷转换以及拓扑量子计算的有前景平台。实现其中的铁电性可实现对量子态的非易失性控制，这将大大促进拓扑电子研究。然而，铁电性通常与具有金属性度系统不兼容，因为自由载流子的屏蔽效应。本研究报告了基于拓扑半金属（TaSe4）2I表面态的阻性开关现象。我们发现（TaSe4）2I的表面态因表面重构呈现垂直铁电极化。结合铁电表面和电荷密度波夹缝的bulk状态，可在（TaSe4）2I-金属接触中实现可电切换的势垛高度。通过采用多端子接地设计，我们成功构建了一个基于（TaSe4）2I的铁电阻性器原型，具有最高可达10^3的开/关比、超过10^3个循环的耐久性以及良好的保持特性。进一步地，通过第一性原理计算进一步探讨了铁电表面态的起源，这些计算揭示了铁电性与能带拓扑之间的相互作用。（TaSe4）2I中铁电性的出现不仅表明其是罕见且关键的铁电拓扑材料案例，还开辟了将拓扑材料实现功能电子器件的新途径。
引用
@article{arxiv.2405.03966,
title = {Memristive switching in the surface of a charge-density-wave topological semimetal},
author = {Jianwen Ma and Xianghao Meng and Binhua Zhang and Yuxiang Wang and Yicheng Mou and Wenting Lin and Yannan Dai and Luqiu Chen and Haonan Wang and Haoqi Wu and Jiaming Gu and Jiayu Wang and Yuhan Du and Chunsen Liu and Wu Shi and Zhenzhong Yang and Bobo Tian and Lin Miao and Peng Zhou and Chun-Gang Duan and Changsong Xu and Xiang Yuan and Cheng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03966},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 5 figures