具有栅极可调体导电和表面导电的双极性拓扑绝缘体晶体管中的量子与经典磁阻
介观与纳米尺度物理
2014-09-12 v2
摘要
弱反局域化（WAL）和线性磁阻（LMR）是拓扑绝缘体（TIs）中最常观察到的两种磁阻（MR）现象，通常归因于狄拉克拓扑表面态（TSS）。然而，由于这些现象也可能来自体态（在许多 TIs 中通常承载显著的导电性），甚至在非 TI 材料中也可观察到，因此存在模糊性。在此，我们展示了在 SrTiO3(111) 上通过分子束外延生长的 (Bi0.04Sb0.96)2Te3 薄膜中的背栅双极性 TI 场效应晶体管，其表现出巨大的载流子密度可调性（近 2 个数量级）以及体内的金属 - 绝缘体转变（允许有效关闭体导电）。将费米能级从体能带调至 TSS 显著增强了 WAL（将量子相干通道数从一个增加到峰值约两个）和 LMR（使其斜率增加高达 10 倍）。SS 增强的 LMR 伴随着强烈的非线性霍尔效应，表明电荷不均匀性（以及相关的经典 LMR）起着重要作用，尽管现有的 LMR 模型无法捕捉我们数据的所有方面。我们系统的栅极和温度依赖性磁输运研究为这两种 MR 现象的本质提供了更深入的见解，并揭示了 TI 相关材料中体态和 TSS 输运之间的差异。
引用
@article{arxiv.1402.4468,
title = {Quantum and Classical Magnetoresistance in Ambipolar Topological Insulator Transistors with Gate-tunable Bulk and Surface Conduction},
author = {Jifa Tian and Cuizu Chang and Helin Cao and Ke He and Xucun Ma and Qikun Xue and Yong P. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.4468},
year = {2014}
}