КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-22-20074

НазваниеЭффект близости в системе графен-топологический изолятор

Руководитель Степина Наталья Петровна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые слова магнетотранспорт, топологический изолятор, слабая антилокализация, спин-орбитальное взаимодействие

Код ГРНТИ29.19.22

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Топологические поверхностные состояния трехмерных топологических изоляторов (3D ТИ), защищенные симметрией обращения времени, характеризуются линейной дисперсией энергетических зон (дираковским конусом) с геликоидальной спиновой текстурой. Это своеобразное состояние поверхности является следствием сопряжения ТИ с обычным изолятором, включая вакуум. Благодаря сильному спин-орбитальному взаимодействию и его следствиям, свойства ТИ оказываются весьма привлекательными с точки зрения практических приложений, в частности, для спинтроники, которая обещает произвести революцию в электронике и вычислительной технике, используя спин электрона в дополнение к его заряду. Спиновая поляризация и спиновое расщепление приводит к созданию встроенного магнитного поля на поверхности ТИ даже в немагнитных материалах. За счет наличия бесщелевых состояний на поверхности и топологической защищенности, в таких системах возможен бездиссипативный перенос спин-поляризованного тока. Перспективным является сочетание ТИ с другими материалами, такими как полупроводники, графен, металл, сверхпроводник. Существуют теоретические предсказания возможных эффектов близости на границе ТИ с данными системами. В данном проекте будет изучено проявление эффекта близости ТИ на основе соединений халькогенидов висмута (сурьмы) и графена. Предполагается, что преимущества обоих материалов, заключающиеся в высоких значениях подвижности графена и наличии спин-орбитального взаимодействия в ТИ, будут усилены при создании гетероструктур ТИ/графен. Основным индикатором эффекта близости ТИ и графена будет перестройка энергетического спектра, измеренного с помощью фотоэмиссионнного метода, изменение поведения магнетосопротивления и изменение значения подвижности. Кроме того, предполагается, что возникновение эффективного магнитного поля в графене за счет сильного спин-орбитального взаимодействия в ТИ будет являться причиной, приводящей к квантовому аномальному эффекту Холла. Для выделения эффекта близости в транспорте будут созданы гетероструктуры ТИ/графен, в которых состав ТИ будет подобран с целью закрепления уровня Ферми в запрещенной зоне. При сравнении температурных зависимостей проводимости чистого графена, пленок ТИ, выращенных на графене, пленок ТИ, выращенных на слюде, а также кристаллов ТИ будет определен механизм проводимости полученных структур, установлен вклад модифицированной эффектом близости границы графен/ТИ. При изучении проводимости рассматриваемых структур в магнитном поле будет установлена толщина пленки ТИ, при которой наблюдается существенный вклад топологически защищенных поверхностных состояний в магнетосопротивление, определен состав ТИ, при котором роль объема ТИ становится не существенной. Будет проведено исследование затворных характеристик рассматриваемых гетероструктур, установлено наличие точки Дирака, получены зависимости положения уровня Ферми от толщины пленки ТИ, ее состава, качества границы ТИ/графен. Помимо научной значимости эффектов, наблюдающихся в этих дираковских материалах, собранных в ван-дер-ваальсовские гетероструктуры, они являются перспективными для получения новых электронных и спин-зависимых свойств, не присущих отдельно взятым материалам. Несмотря на предполагаемую перспективность ТИ/графен гетероструктур, природа магнетотранспортных явлений в таких системах остается не ясной.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---