رفع شکاف بین خواص مغناطیسی و الکترونیکی مقره های توپولوژیک

0

رفع شکاف بین خواص مغناطیسی و الکترونیکی مقره های توپولوژیک

رفع شکاف بین خواص مغناطیسی و الکترونیکی مقره های توپولوژیک دانشمندان رابطه بین خواص مغناطیسی مقره های توپولوژیک و ساختار باند الکترونیکی آنها را روشن کردند. نتایج تجربی آنها بینش جدیدی در مورد بحث در مورد تکامل ساختار باند با درجه حرارت در این مواد ارائه می دهد ، که پدیده های کوانتومی غیرمعمولی را نشان می دهد و تصور می شود در نسل جدید الکترونیک ، اسپینترونیک و رایانه های کوانتومی بسیار مهم باشد.

دانشکده ها :  عایق های توپولوژیک ویژگی خاصی دارند که در سطح رسانای الکتریکی هستند اما در داخل آنها عایق هستند. این مشخصه ظاهراً ساده و منحصر به فرد به این مواد اجازه می دهد تا انبوهی از پدیده های کوانتومی عجیب و غریب را که برای رایانه های کوانتومی ، اسپینترونیک و سیستم های الکترونیکی پیشرفته مفید است ، در اختیار داشته باشند.

با این حال ، برای باز کردن برخی از خصوصیات کوانتومی غیر معمول ، القای مغناطیس در عایق های توپولوژیک ضروری است . به عبارت دیگر ، نوعی “نظم” در چگونگی تراز شدن الکترون در ماده با توجه به یکدیگر باید حاصل شود. در سال ۲۰۱۷ ، یک روش جدید برای دستیابی به این شاهکار پیشنهاد شد. این روش با اصطلاح “گسترش مغناطیسی” ، قرار دادن یک لایه از یک ماده مغناطیسی در بالاترین لایه عایق توپولوژیکی است که مشکلات ناشی از سایر روش های موجود مانند دوپینگ با ناخالصی های مغناطیسی را دور می زند.

متأسفانه ، استفاده از گسترش مغناطیسی منجر به سوالات پیچیده و پاسخ های متناقضی در مورد ساختار باند الکترونیکی مواد بدست آمده می شود که سطح انرژی احتمالی الکترون ها را دیکته می کند و در نهایت خصوصیات رسانایی مواد را تعیین می کند. مقره های توپولوژیکی شناخته شده اند که در ساختار باند الکترونیکی خود چیزی شبیه به مخروط دیراک (DC) را نشان می دهند که شبیه دو مخروط روبروی یکدیگر است. از نظر تئوری ، DC برای مقره های معمولی توپولوژیکی جبران نشده است ، اما با القای مغناطیسی از بین می رود. با این حال ، جامعه علمی در مورد ارتباط بین شکاف بین دو نوک مخروطی و ویژگی های مغناطیسی ماده به طور تجربی توافق نکرده اند.

 

رفع شکاف بین خواص مغناطیسی و الکترونیکی مقره های توپولوژیک
برای تعیین ترکیب اتمی دو ساختار احتمالی نمونه ، از تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری اسکن شده به همراه طیف سنجی پراکندگی انرژی استفاده شد.

در تلاش اخیر برای حل و فصل این موضوع ، دانشمندان چندین دانشگاه و م institسسه تحقیقاتی تحقیق مشترکی را به رهبری دانشیار پروفسور تورو هیراهارا از توکیو تک ژاپن انجام دادند. آنها ساختارهای توپولوژیکی مغناطیسی را با رسوب Mn و Te در Bi ۲ Te ۳ ، یک عایق توپولوژیکی کاملاً مطالعه شده ، ساختند . این دانشمندان نظریه پردازی کردند که لایه های اضافی Mn با شدت بیشتری با Bi ۲ Te ۳ تعامل خواهند داشت و ویژگی های مغناطیسی در حال ظهور را می توان به تغییر در شکاف DC نسبت داد ، همانطور که هیراهارا توضیح می دهد: “ما امیدوار بودیم که فعل و انفعالات مغناطیسی میان لایه ای قوی منجر به وضعیتی شود که مطابقت بین خواص مغناطیسی و شکاف DC در مقایسه با مطالعات قبلی مشخص بود. “

با بررسی ساختارهای باند الکترونیکی و ویژگی های انتشار عکس از نمونه ها ، آنها نشان دادند که چگونه فاصله DC با افزایش دما به تدریج بسته می شود. علاوه بر این ، آنها ساختار اتمی نمونه های خود را تجزیه و تحلیل کردند و دو پیکربندی احتمالی پیدا کردند ، MnBi ۲ Te ۴ / Bi ۲ Te ۳ و Mn ۴ Bi ۲ Te ۷ / Bi ۲ Te ۳ ، که عامل دوم شکاف DC است.

با این حال ، یک کشف عجیب و غریب گیج کننده این بود که دمایی که شکاف DC بسته می شود بیش از دمای بحرانی (TC) است ، که بالاتر از آن مواد ترتیب مغناطیسی دائمی خود را از دست می دهند. این در تضاد کامل با مطالعات قبلی است که نشان می دهد شکاف DC هنوز می تواند در دمای بالاتر از TC ماده بدون بسته شدن باز شود. در مورد این یادداشت ، هیراهارا اظهار داشت: “نتایج ما برای اولین بار نشان می دهد که از دست دادن نظم مغناطیسی دوربرد بالاتر از TC و بسته شدن شکاف DC با هم ارتباط ندارند.”

اگرچه تلاش های بیشتری برای روشن شدن رابطه بین ماهیت شکاف DC و خواص مغناطیسی لازم است ، این مطالعه گامی در مسیر درست است. امیدوارم ، درک عمیق تری از این پدیده های کوانتومی به ما کمک کند تا از قدرت مقره های توپولوژیکی برای محصولات الکترونیکی و محاسبات کوانتومی نسل بعدی استفاده کنیم.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.