拓?fù)浣^緣體的體相是窄能隙的絕緣體,表面存在二維無質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子。受到時(shí)間反演對(duì)稱性的保護(hù),狄拉克費(fèi)米子擁有線性色散的能帶結(jié)構(gòu)并且他們的自旋和軌道相互鎖定,使得狄拉克費(fèi)米子對(duì)非磁性雜質(zhì)存在背散射禁戒的特性。目前在三維拓?fù)浣^緣體的研究中存在兩個(gè)關(guān)鍵的問題,即高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體材料的獲取和對(duì)狄拉克費(fèi)米子物理性質(zhì)的研究。筆者通過熔融法制備出了高質(zhì)量的Sn摻雜的Bi1.1Sb0.9Te2S單晶。我們通過角分辨的光電子能譜,觀察到了清晰的狄拉克錐結(jié)構(gòu),狄拉克點(diǎn)距離費(fèi)米面126meV;對(duì)樣品進(jìn)行輸運(yùn)性質(zhì)的測(cè)量,樣品實(shí)現(xiàn)了體相絕緣,在低溫的電阻率可以達(dá)到幾十Ωcm;通過對(duì)Shubnikov-de Haas振蕩的分析,表面態(tài)擁有較低的載流子濃度,在低溫條件下二維的非平庸拓?fù)浔砻鎽B(tài)在輸運(yùn)中占主導(dǎo)。進(jìn)而我們?cè)赟n摻雜的Bi1.1Sb0.9Te2S單晶中測(cè)量面內(nèi)霍爾效應(yīng)。首次在塊體中觀察到了面內(nèi)霍爾效應(yīng),電阻和角度呈現(xiàn)sin2θ的依賴關(guān)系;通過改變溫度,觀察到了面內(nèi)霍爾效應(yīng)的振幅從100 K到150 K出現(xiàn)明顯的衰減,通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析確認(rèn)這個(gè)衰減是由于面內(nèi)霍爾效應(yīng)到經(jīng)典霍爾效應(yīng)的轉(zhuǎn)變。 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?－］量子霍爾效應(yīng)［３］??

?（１－３）??其中ｎ稱為貝利曲率，（＾屬于整數(shù)，對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)上陳數(shù)的概念，ｇ在數(shù)值上和整??數(shù)量子霍爾效應(yīng)的系數(shù)Ｖ相同。如圖１．１－３所示是波函數(shù)的兩種不同的演化路??徑，正方形的是一個(gè)二維布里淵區(qū)，由于周期性的邊界條件，我們可以將心＝０??和２；ｒ的兩條邊粘在一起，相當(dāng)于圓柱形的表面；同時(shí)＆．＝?０和２；ｒ也是等價(jià)的。??圖１．１－３?（ａ）中波函數(shù)的相位在布里淵區(qū)的環(huán)面上繞了?０圈，對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的絕??緣體，而１．１?－?３?（ｂ）中波函數(shù)的相位在布里淵區(qū)的環(huán)面上繞了?１圈，Ｇ?＝?１對(duì)??應(yīng)于ｖ?＝１的量子整數(shù)霍爾效應(yīng)［７］。??３??

?（１－３）??其中ｎ稱為貝利曲率，（＾屬于整數(shù)，對(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)上陳數(shù)的概念，ｇ在數(shù)值上和整??數(shù)量子霍爾效應(yīng)的系數(shù)Ｖ相同。如圖１．１－３所示是波函數(shù)的兩種不同的演化路??徑，正方形的是一個(gè)二維布里淵區(qū)，由于周期性的邊界條件，我們可以將心＝０??和２；ｒ的兩條邊粘在一起，相當(dāng)于圓柱形的表面；同時(shí)＆．＝?０和２；ｒ也是等價(jià)的。??圖１．１－３?（ａ）中波函數(shù)的相位在布里淵區(qū)的環(huán)面上繞了?０圈，對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的絕??緣體，而１．１?－?３?（ｂ）中波函數(shù)的相位在布里淵區(qū)的環(huán)面上繞了?１圈，Ｇ?＝?１對(duì)??應(yīng)于ｖ?＝１的量子整數(shù)霍爾效應(yīng)［７］。??３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]凝聚態(tài)材料中的拓?fù)湎嗯c拓?fù)湎嘧儭?016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)解讀[J]. 戴希.  物理. 2016(12)



本文編號(hào)：2995278