通过快速离子注入在拓扑外尔半金属中实现费米能级精确调控
材料科学
2023-10-13 v1
摘要
费米能级的精确可控性是量子材料的关键方面。对于拓扑外尔半金属，迫切需要将费米能级精细调节至外尔节点，以释放与发散贝里曲率相关的奇异电学和光电效应。然而，与可通过多种技术控制费米能级的二维材料不同，除繁琐的化学掺杂外，块体晶体的情况带来了重大挑战。在此，我们报道了利用基于加速器的高能氢注入和理论驱动规划，对块体拓扑外尔半金属 TaP 费米能级进行 meV 级别的超精细调节。通过计算所需载流子密度并控制加速器参数，费米能级可从 5 meV 精细调节至距外尔节点仅 0.5 meV（DFT 计算）。外尔节点得以保留，而载流子迁移率基本保持。我们的工作证明了这种通用方法在半金属系统中调节费米能级的可行性，并可用于以超高精度实现其他块体量子材料的物性微调。
引用
@article{arxiv.2310.07828,
title = {Precise Fermi-level engineering in a topological Weyl semimetal via fast ion implantation},
author = {Manasi Mandal and Abhijatmedhi Chotrattanapituk and Kevin Woller and Haowei Xu and Nannan Mao and Ryotaro Okabe and Artittaya Boonkird and Thanh Nguyen and Nathan C. Drucker and Takashi Momiki and Ju Li and Jing Kong and Mingda Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.07828},
year = {2023}
}