Создание «бутерброда» из магнитов и топологических изоляторов дает потенциал для электроники с низким энергопотреблением
Исследовательская группа из Университета Монаша обнаружила, что структура, состоящая из ультратонкого топологического изолятора, зажатого между двумя двумерными ферромагнитными изоляторами, становится широкозонным квантовым аномальным холловским изолятором.
Такая гетероструктура обеспечивает путь к созданию жизнеспособной электроники будущего со сверхнизким энергопотреблением или даже топологической фотогальваники.
В новой гетероструктуре исследователей ферромагнитный материал образует «хлеб» сэндвича, а топологический изолятор (т. е. материал с нетривиальной топологией) занимает место «начинки».
Сочетание магнетизма и нетривиальной зонной топологии приводит к квантовым аномальным изоляторам Холла (QAH), а также к экзотическим квантовым фазам, таким как эффект QAH, когда ток течет без диссипации вдоль квантованных краевых состояний.
Индуцирование магнитного порядка в топологических изоляторах за счет близости к магнитному материалу предлагает многообещающий путь к достижению эффекта QAH при более высоких температурах (приближающихся или превышающих комнатную температуру) для транспортных приложений без потерь.
Одна из многообещающих архитектур включает многослойную структуру, состоящую из двух отдельных слоев MnBi 2 Te 4 (двумерный ферромагнитный изолятор) по обе стороны от ультратонкого Bi 2 Te 3 посередине (топологический изолятор). Было предсказано, что эта структура даст надежную изоляторную фазу QAH с шириной запрещенной зоны, значительно превышающей тепловую энергию, доступную при комнатной температуре (25 мэВ).
Новое исследование Университета Монаша продемонстрировало рост гетероструктуры MnBi 2 Te 4 / Bi 2 Te 3 / MnBi 2 Te 4 с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии и исследовало электронную структуру структуры с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением.
«Мы наблюдали сильные, гексагонально деформированные массивные фермионы Дирака и ширину запрещенной зоны 75 мэВ», — говорит ведущий автор кандидат наук Киле Ли.
Магнитное происхождение щели было подтверждено наблюдением исчезновения запрещенной зоны выше температуры Кюри, а также нарушением симметрии обращения времени и обменным эффектом Рашбы, что прекрасно согласуется с расчетами теории функционала плотности.
«Эти результаты дают представление об эффектах магнитной близости в топологических изоляторах, которые будут перемещать транспорт без потерь в топологических изоляторах в сторону более высоких температур», — говорит руководитель группы Monash и ведущий автор доктор Марк Эдмондс. Дмитрий Корниенко
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
