Роль объемных и поверхностных носителей тока в электросопротивлении тонких пленок топологического изолятора Bi2Se3
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-4-465-468
Аннотация
В интервале температур от 4.2 до 80 K измерены температурные зависимости электросопротивления тонких пленок топологического изолятора Bi2Se3 толщиной 20 и 40 нм. Показано, что их удельное сопротивление зависит от толщины. Предложена методика «разделения» вкладов объема и поверхности в электросопротивление пленок, с помощью которой сделаны соответствующие оценки. Продемонстрировано, что при Т = 4.2 K величина поверхностного электросопротивления более чем на 2 порядка меньше объемного.
Об авторах
А. Н. Перевалова
Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
Б. М. Фоминых
Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
В. В. Чистяков
Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
В. В. Марченков
Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
Список литературы
1. Gilbert M.J. Topological electronics. Commun. Phys., 2021, 4, 70.
2. He M., Sun H., He Q.L. Topological insulator: Spintronics and quantum computations. Front. Phys., 2019, 14, 43401.
3. Hasan M.Z., Kane C.L. Colloquium: Topological insulators. Rev. Mod. Phys., 2010, 82, 3045.
4. Qi X.-L., Zhang S.-C. Topological insulators and superconductors. Rev. Mod. Phys., 2011, 83, P. 1057–1110.
5. Xiao J., Yan B. First-principles calculations for topological quantum materials. Nat. Rev. Phys., 2021, 3, P. 283–297.
6. Zhang H., Liu C.-X., Qi X.-L., Dai X., Fang Z., Zhang S.-C. Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3 with a single Dirac cone on the surface. Nature Phys., 2009, 5, P. 438–442.
7. Xia Y., Qian D., Hsieh D., Wray L., Pal A., Lin H., Bansil A., Grauer D., Hor Y.S., Cava R.J., Hasan M.Z. Observation of a large-gap topological insulator class with a single Dirac cone on the surface. Nature Phys., 2009, 5, P. 398–402.
8. Stepina N.P., Golyashov V.A., Nenashev A.V., Tereshchenko O.E., Kokh K.A., Kirienko V.V., Koptev E.S., Goldyreva E.S., Rybin M.G., Obraztsova E.D., Antonova I.V. Weak antilocalization to weak localization transition in Bi2Se3 films on graphene. Physica E, 2022, 135, 114969.
9. Wang W.J., Gao K.H., Li Z.Q. Thickness-dependent transport channels in topological insulator Bi2Se3 thin films grown by magnetron sputtering. Sci. Rep., 2016, 6, 25291.
10. Pan Z.-H., Vescovo E., Fedorov A.V., Gardner D., Lee Y.S., Chu S., Gu G.D., Valla T. Electronic structure of the topological insulator Bi2Se3 using angle-resolved photoemission spectroscopy: Evidence for a nearly full surface spin polarization. Phys. Rev. Lett., 2011, 106, 257004.
11. Cao H., Tian J., Miotkowski I., Shen T., Hu J., Qiao S., Chen Y.P. Quantized Hall effect and Shubnikov–de Haas oscillations in highly doped Bi2Se3: evidence for layered transport of bulk carriers. Phys. Rev. Lett., 2012, 108, 216803.
12. Vedeneev S.I. Quantum oscillations in three-dimensional topological insulators. Phys.-Usp., 2017, 60, 385.
13. Steinberg H., Gardner D.R., Lee Y.S., Jarillo-Herrero P. Surface state transport and ambipolar electric field effect in Bi2Se3 nanodevices. Nano Lett., 2010, 10, P. 5032–5036.
14. Marchenkov V.V., Weber H.W., Cherepanov A.N., Startsev V.E. Experimental verification and quantitative analysis of the temperature (phonon) breakdown phenomenon in the high-field magnetoresistivity of compensated metals. J. Low Temp. Phys., 1996, 102, P. 133–155.
15. He H.-T., Wang G., Zhang T., Sou I.-K., Wong G.K.L., Wang J.-N. Impurity effect on weak antilocalization in the topological insulator Bi2Te3. Phys. Rev. Lett., 2011, 106, 166805.
16. Le P.H., Wu K.H., Luo C.W., Leu J. Growth and characterization of topological insulator Bi2Se3 thin films on SrTiO3 using pulsed laser deposition. Thin Solid Films, 2013, 534, P. 659–665.
17. Cao H., Tian J., Miotkowski I., Shen T., Hu J., Qiao S., Chen Y.P. Quantized Hall effect and Shubnikov–de Haas oscillations in highly doped Bi2Se3: Evidence for layered transport of bulk carriers. Phys. Rev. Lett., 2012, 108, 216803.
18. Startsev V.E., D’yakina V.P., Cherepanov V.I., Volkenshtein N.V., Nasyrov R.Sh., Manakov V.G. Quadratic temperature dependence of the resistivity of tungsten single crystals. Role of surface scattering of electrons. Sov. Phys. JETP, 1980, 52 (4), P. 675–679.
19. Marchenkov V.V. Quadratic temperature dependence of magnetoresistivity of pure tungsten single crystals under static skin effect. Low Temp. Phys., 2011, 37, P. 852–855.
Рецензия
Для цитирования:
Перевалова А.Н., Фоминых Б.М., Чистяков В.В., Марченков В.В. Роль объемных и поверхностных носителей тока в электросопротивлении тонких пленок топологического изолятора Bi2Se3. Наносистемы: физика, химия, математика. 2024;15(4):465-468. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-4-465-468
For citation:
Perevalova A.N., Fominykh B.M., Chistyakov V.V., Marchenkov V.V. Role of bulk and surface current carriers in resistivity of thin films of the topological insulator Bi2Se3. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2024;15(4):465-468. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-4-465-468
Просмотров:
10
Послать статью по эл. почте 