- Університет
- Наука, дослідження та розробки
- Наукові дослідження та докторантура
- Кращі команди
- Квантовий магнетизм і нанофізика - QMAGNA
- Склад команди
- Характеристика команди
- Основна інформація
- міжнародне співробітництво
- Наукові проекти
- Фотогалерея
- Новини
Топологічні ізолятори, леговані магнітом
У 2016 році за відкриття топологічних властивостей твердих тіл була присуджена Нобелівська премія з фізики. Наші сучасні дослідження були зосереджені на дослідженні одного з перших виявлених топологічних ізоляторів Bi2Se3. Матеріал, який виконує роль ізолятора всередині, але містить вільні електрони на поверхні.
Для того, щоб мати можливість вивчати експресію цих електронів, потрібно було проводити вимірювання електричних властивостей на дуже тонкому шарі в кілька нанометрів. Структура, за допомогою якої можна було виміряти квант електропровідності, була підготовлена за допомогою електронної літографії за допомогою скануючого електронного мікроскопа.
Одним із суттєвих проявів «топології» даного матеріалу є те, що електронні стани топологічно захищені, що просто означає, що якщо електрон у матеріалі зустріне немагнітну домішку, він не повинен відскакувати від нього на 180 градусів. В результаті матеріал проявляє більшу електропровідність. Якщо в топологічному матеріалі є магнітна домішка, ця властивість втрачається. Це також пов'язано з втратою лінійності спектра дисперсії та створенням енергетичної щілини Δ. Метою нашої роботи було перевірити існуючий теоретичний прогноз зміни параметра κ у зовнішньому магнітному полі. Цей параметр надає інформацію про те, як швидко зменшується електропровідність із зниженням температури при низьких температурах. Наші експерименти показали, що існуюче теоретичне передбачення добре описує поведінку чистого Bi2Se3, де параметр κ змінюється на +0,5.
Однак це суперечить нашим спостереженням у Bi2Se3, легованому магнітним марганцем. На перший погляд, відкриття енергетичного зазору призводить до правильної зміни параметра κ на -0,5, на жаль, наявний в нашій системі енергетичний зазор Δ недостатньо великий, щоб спричинити таку зміну, і існує конфлікт із існуючою теорією. Тому інше явище повинно бути відповідальним за зміну κ на -0,5.
Результатом нашої роботи є виявлення фундаментальної прогалини в нашому розумінні магнітолегованих топологічних ізоляторів. Можливим поясненням зміни знака κ на -0,5 є наявність феромагнітного розташування магнітних моментів марганцю. Результати нашого дослідження були опубліковані в престижному журналі Американського фізичного товариства [В. Tkac et al., Physical Review Letters 123 (2019) 036406] с фактор впливу 8 839.