Sb掺杂对拓扑绝缘体Bi2Se3传输行为的影响
介观与纳米尺度物理
2025-09-11 v1
摘要
铋硒化物（Bi2Se3）是一种良好的拓扑绝缘体（Topological Insulator, TI），其表面带狄克定点位于bulk带隙内。然而，由分子束蒸发长成的Bi2Se3薄膜通常需要对费米能级进行调节，以实现与磁性或超导性材料的最佳近端效应。在本研究中，我们通过反硒（Sb）掺杂实现了对分子束蒸发生长的Bi2Se3薄膜费米能级的控制，并系统性地研究了不同掺杂浓度的Bi2-xSbxSe3薄膜的传输特性。实现了优异的拓扑表面导电性，所有Sb掺杂的Bi2Se3薄膜中均观察到弱反局化现象。尽管载子迁移率对Sb掺杂浓度不具有依赖性，表明声子散射主导了来自Sb掺杂离子的散射，但在低温（<30 K）下，相干长度随Sb掺杂水平发生显著变化，这凸显了低温 regime中电子-电子相互作用的不可忽略性。此外，制造了EuS/Bi2-xSbxSe3异质结构，以探讨TI表面态中的近端磁性。然而，在我们的生长条件下，TI表面态未形成长程磁性有序。我们的结果强调了实现交换耦合的界面质量的关键作用。这项工作为探索Sb掺杂Bi2Se3薄膜中无序、相干性和散射机制之间的相互作用，为涉及Sb掺杂Bi2Se3异质结构近端效应的未来研究提供了指导。
引用
@article{arxiv.2509.08244,
title = {Sb doping effect on transport behavior in the topological insulator Bi2Se3},
author = {Shu-Wei Wang and Hang Chi and Jui-Che Chung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08244},
year = {2025}
}