Топологические диэлектрики
Достигнутый за последние годы прогресс в физике твердого тела во многом обязан уникальному поведению электронов в квазидвумерных материалах: за высокотемпературную сверхпроводимость купратов ответственны слои CuO2, графен толщиной в один атом – так тот вообще можно изготовить в свободном состоянии и т.д.
Особый тип двумерных систем представляют собой поверхности так называемых “топологических диэлектриков”: эти поверхности являются проводящими – в отличие от объема образца. Их необычным свойствам посвящены две статьи в одном из августовских номеров журнала Nature. Авторы работы [1], используя сканирующую туннельную спектроскопию и фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением, показали, что поверхность Bi0.92Sb0.08 остается металлической даже при очень сильном разупорядочении: рассеяние носителей заряда на примесях и дефектах не приводит к их андерсоновской локализации. Это связано с преобладанием малоуглового рассеяния и подавлением процессов обратного рассеяния (см. рис.).
(a) В обычном двумерном металле электроны рассеиваются на примеси во всех направлениях с равной вероятностью. (b) На проводящей поверхности топологического диэлектрика вероятность обратного рассеяния электрона равна нулю.
Поэтому эффекты интерференции при многократном рассеянии приводят не к локализации, а к “антилокализации”. В работе [2] показано, что путем химической модификации поверхности Bi2Te3 можно перевести ее из металлического в полуметаллическое (с нулевой щелью, как в графене) состояние. Проводимостью такой поверхности легко управлять с помощью электрического поля, изменяя ее с электронной на дырочную и обратно, что важно для приложений в наноэлектронике. Более того, теоретически предсказано, что на этой поверхности можно даже индуцировать сверхпроводимость [3]. Из сказанного понятно, почему топологические диэлектрики представляют для нас как практический, так и фундаментальный интерес.
- P.Roushan et al., Nature 460, 1106 (2009)
- D.Hsieh et al., Nature 460, 1101 (2009)
- B.Serajeh et al., Phys. Rev. Lett. 103, 066402 (2009)
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев