拓扑绝缘体薄膜中的寄生导电通道
介观与纳米尺度物理
2024-01-30 v2 其他凝聚态物理
摘要
拓扑绝缘体(TI)薄膜通常表现出多个平行的电流输运通道。除拓扑保护的表面态(TSS)外,还可能存在平行通道,即非理想绝缘TI薄膜的内部、与衬底的界面层以及衬底本身。为了利用TSS优越的输运性质,必须最小化寄生平行通道对总电流输运的影响。由于TI薄膜内部(体)的电导率难以通过测量获取,我们在此提出一种计算TI薄膜中移动电荷载流子浓度的方法。为此,我们利用表面敏感测量(即(栅极依赖的)四探针电阻测量和角分辨光电子能谱(ARPES))实验获得的参数来计算近表面能带弯曲。虽然在大多数情况下计算中的另一参数即TI薄膜内非故意掺杂剂浓度未知,但结果表明在薄膜极限下能带弯曲很大程度上与薄膜内掺杂剂浓度无关。因此,对TI薄膜内部总移动电荷载流子浓度和电导率的可靠估计成为可能。由于界面和衬底电导率可在TI薄膜沉积前通过四探针电导测量获得,所有寄生通道的总贡献,以及因此至关重要的TSS的贡献,均可被可靠确定。
引用
@article{arxiv.1908.09412,
title = {Parasitic conduction channels in topological insulator thin films},
author = {Sven Just and Felix Lüpke and Vasily Cherepanov and F. Stefan Tautz and Bert Voigtländer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.09412},
year = {2024}
}
备注
18 pages, 10 color figures