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.).

9_18_7.jpg (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.

  1. P.Roushan et al., Nature 460, 1106 (2009)
  2. D.Hsieh et al., Nature 460, 1101 (2009)
  3. B.Serajeh et al., Phys. Rev. Lett. 103, 066402 (2009)
Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (4 votes)
Источник(и):

http://perst.isssph.kiae.ru/…st/index.htm