佛山顺德路灯车出租, 顺德路灯车出租, 佛山路灯车出租    三维拓扑绝缘体的拓扑相变的输运性能研究

        佛山顺德路灯车出租,  顺德路灯车出租,  佛山路灯车出租    三维拓扑绝缘体的拓扑相变的输运性能研究     由于受时间反演对称性保护的表面态，在凝聚态物理和器件应用上吸引了广泛的关注。由于其特殊的能带结构，在光电器件、激光、传感器、场效应晶体管、自旋转矩器件、自旋晶体管等领域上，有着广泛的应用。在一些应用领域中，研究人员已开始通过磁性掺杂，尺寸效应，来调控拓扑绝缘体的能带结构，实现新的物理现象及新的器件功能。磁性掺杂，尺寸效应是量子相变的初探，其并不一定不改变材料的拓扑性质。拓扑量子相变除了能带上的变化之外，拓扑形态上也发生了变化。拓扑量子相变指体的拓扑指数也发生了变化，能带从非平庸到平庸之间的变化。由于其能带结构的调节范围大，拓扑相变吸引了研究者们广泛的关注。拓扑绝缘体的拓朴相变可以通过超薄膜中的有限尺寸效应、应力工程和化学成分调控。在前面的介绍中得知，化学成分调控己经被证实是一种非常有用的方法去降低拓扑绝缘体体态的载流子浓度。与此同时，有效地掺杂，由于它可以有效的调控自旋轨道耦合强度，使得反转的带隙闭合再打开，形成拓扑平庸的能带。因此化学成分调控可以驱动拓扑绝缘体发生拓扑相变。通过合理的调节化学成分，拓扑绝缘体的电子态在相变的过程中可以发生连续的演化。很多奇异的电子态通过角分辨光电子能谱观测到，可能为未来的电子器件提供一个独特的平台。比如，对于ＴｌＢｉＳｅ２，它是拓扑绝缘体。而ＴｌＢｉＳ２是半金属，当两者混合时，ＴｌＢｉＳｅ２＆生了拓扑相变，并形成了一系列新的能带结构。例如表面态会逐渐打开带隙，形成有质量的狄拉克费米子。Ｘｕ等人通过自旋角分辨光电子能谱发现，在ＴｌＢ＾ＳｈＳｅ；处于拓扑平庸的时候，仍然存在奇异的自旋极化的表面态。除了ＴｌＢｉ之外，在（ＢｉｉＪｔａｕ：）２Ｓｅ３中也报道了拓扑相变的现象。１！１２８６３是绝缘体带隙１．３ｅＶ．当把两个混合起来，研究人员发现了能带上更大范围的调控，比如从Ｚ２拓扑绝缘体到狄拉克半金属再完完全全的到达拓扑平庸的普通绝缘体。

        通过简单的熔融法合成了高质量的量子相变系统。首先研究了单晶块材在１３Ｔ磁场下的磁输运性质。通过低场下的洛伦兹拟合，得到平均迁移率。通过高磁场下的舒布尼科夫－德哈斯振荡分析，得到有着很高的迁移率。朗道范图非零的截距显示着非平庸的贝利相位，证明了拓扑狄拉克费米子的存在。其次通过机械剥离制备了薄的纳米片，探索了其输运性质，进一步证明了表面态的存在。最后发现氩离子刻蚀实验可以进一步剥离出更薄的样品，通过拉曼表征，证明了其还是保持了原先的晶格结构。因此氩离子刻蚀是一种简便可行的方法。

    ２Ｓｅ３块材的性质通过融熔法制备单晶块材。通过名义上的配比浓度，将高纯的（９９．９９％）Ｂｉ，Ｉｎ，Ｓｅ单质粉末置放在真空的密闭的石英管中，升温１天到８５０°Ｃ，然后保温两天，紧接着四天内降到室温。样品拿出后，通过刀片对样品进行机械解理，得到毫米尺寸大小的样品。这些样品的厚度大概在几十微米的量级。

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     Ｘ射线衍射和拉曼光谱显示有着共同的斜方六面体结构。从Ｘ射线衍射峰，只看到了尖锐的反射峰，证明了很好的晶体质量。拉曼谱中显示了三个典型的峰。这三个峰分别对应着三个振动模式。因此，掺杂后的样品仍然保持着很好的斜方六面体晶体结构。可以看到清晰的线性的表面态和０．３ｅＶ的体带隙，能带结构和理论吻合得很好。当掺杂浓度达到０．０８时，可以看到体带隙明显减小了，从０．３ｅＶ减小到０．１ｅＶ。除此之外，发现表面态依然存在。当组分为０．１６时，通过能带图发现此时体带隙与０．０８相比，又变大了。而且此时，表面态消失了。因此，０．０８时样品正在接近拓扑临界点，且处于拓扑非平庸的一端。０．１６的样品正在远离拓扑临界点，且处于拓扑平庸的一端。体带隙的关闭又再次打开，预示着的体系从拓扑非平庸转变成了拓扑平庸态，因此发生了拓扑相变。除了体能带的变化之外，拓扑相变可以很清楚的通过观察表面态能带变化来判别。

       ２磁输运性质输运实验是在综合物性测量系统中进行。考虑到块材的电阻较小，为了得到高的信噪比，会施加１ｍＡ量级的测量电流。随着温度的降低，电阻减小，表征了样品是金属性的，这与角分辨光电子能谱的能带图相吻合（费米面埋于导带中间）。当温度从２Ｋ升温到５０Ｋ，低场下（３Ｔ）磁阻基本保持不变。高场下（５Ｔ），温度２Ｋ下有量子振荡。温度５０Ｋ下，量子振荡基本消失。注意到低场下的磁阻曲线展示了二次方的磁场依赖关系。从２Ｋ到５０Ｋ，在很小的磁场范围内，磁阻曲线可以被抛物线很好的拟合。这样的抛物线的磁阻，归因于载流子在磁场下受到的洛伦兹反射。拟合后，得到载流子的平均迁移率在不同的温度下。在５０Ｋ下，载流子的迁移率是个定值。在２Ｋ下平均迁移率达到了ｌＯＯＯｃｒｒ＾ＶＶ１．基于电导的德鲁德模型，计算得到载流子的密度约为３ｘｌ０１９ｃｎｒ３。载流子浓度也基本不变。这意味着样品体的带隙较小，而且体相载流子有着很高的迁移率，这是拓扑相变诱导的结果。

         接下来，对样品中的量子振荡做了详细的分析。首先对原始数据做了光滑背景的扣除，将磁阻的差和磁场的倒数对应的画起来。不同温度下的量子振荡。将电阻差的极大值作为朗道能级的整数，极小值作为半整数。截距是－０．６１８，接近－０．５，表明了非平庸的ｎ贝利相位，证明了狄拉克表面态的存在。通过对量子振荡做快速傅里叶变化，显示了在５１Ｔ附近存在一个峰。通过使用半经典的Ｏｎｓａｇｅｒ方程，求得费米面的截面积,  假设截面是一个圆形的横截面，求得费米波。为了从量子震荡上获得更多的输运信息，在不同的朗道指数上拟合了温度依赖的振荡幅值，依据Ｌｉｆｓｈｉｔｚ－Ｋｏｓｅｖｉｃｈ理论：回旋质量，简化的普朗克常数，波尔兹曼常数。然后计算得到费米波速，费米能级，丁格尔温度，表面载流子寿命。同一温度下，不同磁场下的量子振荡幅度。计算得到量子迁移率和平均自由程。

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