基于拓扑绝缘体的范德瓦耳斯异质结构用于有效调控无质量与有质量狄拉克费米子
介观与纳米尺度物理
2018-05-25 v1
摘要
三维 (3D) 拓扑绝缘体 (TI) 是一类重要的材料，在电子学、自旋电子学和量子计算中有应用。随着真正体绝缘的 3D TI 的最新发展，已在电输运测量中实现表面主导的现象，例如拓扑表面态 (TSS) 中无质量狄拉克费米子的量子霍尔 (QH) 效应。然而，为实现更先进的器件与现象，需要一种平台来以洁净方式调控 TSS 或修饰它们，例如通过邻近磁性绝缘体使其打开能隙。在此我们引入拓扑绝缘体/绝缘体/石墨形式的范德瓦耳斯 (vdW) 异质结构，以有效调控 TSS 的化学势。利用两类栅介质，即常规绝缘体六方氮化硼 (hBN) 与铁磁绝缘体 Cr2Ge2Te6 (CGT)，来调控四元 TI BiSbTeSe2 中 TSS 的电荷密度。QH regime 下的 hBN/石墨栅通过抑制无质量狄拉克费米子的磁电导，展示了 TSS 量子化的改善。QH regime 下有质量狄拉克费米子的 CGT/石墨栅产生了半量子化霍尔电导台阶并给出了狄拉克能隙的度量。我们的工作展示了 vdW 平台在制造先进高质量 TI 基器件中的前景。
引用
@article{arxiv.1805.09478,
title = {Topological Insulator-Based van der Waals Heterostructures for Effective Control of Massless and Massive Dirac Fermions},
author = {Su Kong Chong and Kyu Bum Han and Akira Nagaoka and Ryuichi Tsuchikawa and Renlong Liu and Haoliang Liu and Z. Valy Vardeny and Dmytro A. Pesin and Changgu Lee and Taylor D. Sparks and Vikram V. Deshpande},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.09478},
year = {2018}
}
备注
19 pages, 4 figures