Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quang phổ vận chuyển từ tính của giao diện, giếng lượng tử và trạng thái lai trong các cấu trúc có lớp HgTe dày 16 nm
Tóm tắt
Các thành phần dọc và Hall của tensor điện trở được đo trong các cấu trúc có nhiều lớp HgTe dày 16 nm trong các trường từ tối đa 12 T ở nhiệt độ từ 1.5 đến 300 K. Độ dốc của sự phụ thuộc vào trường từ của điện trở Hall được phát hiện thay đổi dấu tại một nhiệt độ tới hạn nhất định Tc = 5 và 10 K trong hai mẫu được nghiên cứu, điều này cho thấy sự tồn tại của hai loại hạt mang điện và sự thay đổi trong mối quan hệ giữa các đóng góp của chúng vào điện trở Hall theo nhiệt độ. Nhiệt độ tới hạn thấp và biểu hiện "tính hai thành phần" của các đường cong Hall chỉ xảy ra ở T > Tc chứng minh rằng trạng thái cơ bản của hệ thống tại T = Tc là không có khoảng cách. Ở nhiệt độ cao hơn (20 K < T < 200 K), nồng độ Hall tỉ lệ thuận với nhiệt độ với độ chính xác cao. Việc mô tả các quy luật phân tán của hạt mang điện bằng mô hình 8-band kp với sự xét đến sự tách biên Γ8 do ứng suất cơ học tạo ra, hình thành cả hai loại trạng thái trong HgTe, cho phép mô tả định lượng các đặc tính vận chuyển từ quan sát được. Nó được chỉ ra rằng chúng có liên quan đến việc lấp đầy đồng thời các trạng thái electron và hole được hình thành do sự pha trộn các trạng thái giao diện chịu trách nhiệm cho pha chất cách điện hình thái và các trạng thái bị hạn chế lượng tử trong băng Γ8.
Từ khóa
#HgTe #điện trở Hall #hạt mang điện #mô hình 8-band kp #vật liệu cách điện hình thái #các trạng thái giao diện #giếng lượng tử #các trạng thái lai.Tài liệu tham khảo
M. Schultz, U. Merkt, A. Sonntag, U. Rossler, R. Winkler, T. Colin, P. Helgesen, T. Skauli, and S. Løvold, Phys. Rev. B 57, 14772 (1998).
B. Buttner, C. X. Liu, G. Tkachov, E. G. Novik, C. Brüne, H. Buhmann, E. M. Hankiewicz, P. Recher, B. Trauzettel, S. C. Zhang, and L. W. Molenkamp, Nat. Phys. 7, 418 (2011).
M. S. Zholudev, F. Tep, S. V. Morozov, M. Orlita, K. Konseion, S. Rufenakh, V. Knap, V. I. Gavrilenko, S. A. Dvoretskii, and N. N. Mikhailov, JETP Lett. 100, 790 (2014).
J. Ludwig, Yu. B. Vasilyev, N. N. Mikhailov, J. M. Poumirol, Z. Jiang, O. Vafek, and D. Smirnov, Phys. Rev. B 89, 241406(R) (2014).
E. G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, T. Jungwirth, V. Latussek, C. R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 72, 035321 (2005).
S. Wiedmann, A. Jost, C. Thienel, C. Brüne, P. Leubner, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, J. C. Maan, and U. Zeitler, Phys. Rev. B 91, 205311 (2015).
A. M. Kadykov, S. S. Krishtopenko, B. Jouault, W. Desrat, W. Knap, S. Ruffenach, C. Consejo, J. Torres, S. V. Morozov, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and F. Teppe, Phys. Rev. Lett. 120, 086401 (2018).
P. Leubner, L. Lunczer, C. Brüne, H. Buhmann, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. Lett. 117, 086403 (2016).
Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, D. A. Kozlov, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretskii, JETP Lett. 87, 502 (2008).
D. A. Kozlov, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and J. C. Portal, JETP Lett. 93, 170 (2011).
B. A. Bernevig, T. L. Hughes, and S.-C. Zhang, Science (Washington, DC, U. S.) 314, 1757 (2006).
G. M. Gusev, Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, A. D. Levin, Y. Krupko, J. C. Portal, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 89, 125305 (2014).
M. Marcinkiewicz, S. Ruffenach, S. S. Krishtopenko, A. M. Kadykov, C. Consejo, D. B. But, W. Desrat, W. Knap, J. Torres, A. V. Ikonnikov, K. E. Spirin, S. V. Morozov, V. I. Gavrilenko, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and F. Teppe, Phys. Rev. B 96, 035405 (2017).
A. A. Greshnov, Yu. B. Vasil’ev, N. N. Mikhailov, G. Yu. Vasil’eva, and D. Smirnov, JETP Lett. 97, 102 (2013)).
J. Ruan, S.-K. Jian, H. Yao, H. Zhang, S.-C. Zhang, and D. Xing, Nat. Commun. 7, 11136 (2016).
T. Rauch, S. Achilles, J. Henk, and I. Mertig, Phys. Rev. B 96, 035124 (2017).
A. A. Burkov and L. Balents, Phys. Rev. Lett. 107, 127205 (2011).
G. B. Halász and L. Balents, Phys. Rev. B 85, 035103 (2012).
M. Voos, Surf. Sci. Rep. 7, 189 (1987).
Yu. G. Sidorov, S. A. Dvoretsky, M. V. Yakushev, N. N. Mikhailov, V. S. Varavin, and V. I. Liberman, Thin Solid Films 306, 253 (1997).
Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, E. G. Novik, D. A. Kozlov, N. N. Mikhailov, I. O. Parm, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 83, 193304 (2011).
E. B. Olshanetsky, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, E. G. Novik, I. O. Parm, and S. A. Dvoretsky, Solid State Commun. 152, 265 (2012).
M. I. D’yakonov and A. V. Khaetskii, JETP Lett. 33, 110 (1981).