通过界面工程实现 Pb 掺杂 p 型 Bi$_2$Se$_3$ 薄膜
材料科学
2020-02-12 v1
摘要
由于高密度本征缺陷，原型拓扑绝缘体(TI) BiSe 天然为 n 型。尽管 BiSe 可通过用 2+ 离子替代 Bi 而转为 p 型，但迄今为止只有 Ca 等轻元素作为补偿掺杂剂有效。考虑到强自旋轨道耦合(SOC)对拓扑表面态至关重要，轻元素作为掺杂剂是不理想的，因为它削弱了 SOC 强度。就此而言，位于周期表中 Bi 旁、最重的 2+ 离子 Pb 是 BiSe 最理想的 p 型掺杂剂。然而，迄今为止 Pb 掺杂无论在薄膜还是块体晶体中均未能实现 p 型 BiSe。在此，通过利用界面工程方案，我们首次实现了 Pb 掺杂 p 型 BiSe 薄膜。此外，在重 Pb 掺杂下，迁移率明显高于 Ca 掺杂样品，表明 Pb 是比 Ca 破坏性更小的掺杂剂。借助这一保持 SOC 的反向掺杂方案，现在可以在不损害其拓扑性质的前提下制备费米能级可调的 BiSe 样品。
引用
@article{arxiv.1908.10318,
title = {Pb-doped p-type Bi$_2$Se$_3$ thin films via interfacial engineering},
author = {Jisoo Moon and Zengle Huang and Weida Wu and Seongshik Oh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10318},
year = {2020}
}