可变掺杂 (Bi1-xSbx)2Se3 纳米片中的金属 - 绝缘体转变
介观与纳米尺度物理
2013-05-21 v1
摘要
拓扑绝缘体是一类具有金属表面输运但体相表现为绝缘体的新型量子材料。通常，拓扑绝缘体受缺陷诱导的体相载流子主导，使得难以分离出更有趣的表面输运特性。在此，我们报告了具有可变 Sb 掺杂水平的拓扑绝缘体 Bi2Se3 纳米片的合成与表征，以控制电子载流子密度和表面输运行为。厚度小于 10 nm 的 (Bi1-xSbx)2Se3 薄膜是通过在云母衬底上利用气相传输装置进行外延生长制备的。在 Bi2Se3 中引入 Sb 有效地将室温电子密度从纯 Bi2Se3 (x = 0) 的 ~4 \times 10^13/cm^2 抑制到 x ~0.15 时 (Bi1-xSbx)2Se3 的 ~2 \times 10^12/cm^2，同时保持了金属输运行为。在 x > ~0.20 时，观察到金属 - 绝缘体转变 (MIT)，表明系统已转变为绝缘体，其中金属表面导电被阻断。与观察到的 MIT 一致，拉曼光谱揭示了在高 Sb 浓度下出现了源于 Sb-Sb 和 Sb-Se 键的振动模式，证实了样品中 Sb2Se3 晶体结构的出现。这些结果表明，具有可控掺杂的纳米结构硫族化合物薄膜可作为一个可调平台，用于拓扑绝缘体系统的基础研究和电子应用。
引用
@article{arxiv.1303.3851,
title = {Metal-Insulator Transition in Variably Doped (Bi1-xSbx)2Se3 Nanosheets},
author = {Chee Huei Lee and Rui He and ZhenHua Wang and Richard L. J. Qiu and Ajay Kumar and Conor Delaney and Ben Beck and T. E. Kidd and C. C. Chancey and R. Mohan Sankaran and Xuan P. A. Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.3851},
year = {2013}
}
备注
accepted for publication in Nanoscale. See http://gaogroup.case.edu/index.php/Publications for related papers from our lab