【摘 要】
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我们通过化学气相沉积法合成了各种Bi2Se3 纳米结构.在低温强磁场条件下系统研究了单个 Bi2Se3 纳米片的拓扑绝缘体输运性质,发现其载流子迁移率高达10000cm2/Vs,并且在1
【机 构】
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北京大学物理学院,北京,100871
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我们通过化学气相沉积法合成了各种Bi2Se3 纳米结构.在低温强磁场条件下系统研究了单个 Bi2Se3 纳米片的拓扑绝缘体输运性质,发现其载流子迁移率高达10000cm2/Vs,并且在14特斯拉强磁场下观察到高达400％尚无饱和迹象的正磁阻效应(MR).通过研究磁电阻对磁场的角度和温度的依赖关系,我们揭示了这种线性的MR 起源于二维输运机制,其大小与载流子迁移率呈正相关性[1].同时,在Bi2Se3 纳米片和纳米带的量子输运测量中观测到Shubnikov-de Haas(SdH)振荡,分析表明存在Berry 相位π,这是拓扑绝缘体表面狄拉克费米子的重要特征[2].然而,在垂直磁场下,SdH 振荡总是叠加在一个很大的线性磁阻背景上,这为分析表面狄拉克费米子的输运行为带来困难.我们通过外加平面内磁场,测量到没有正磁阻背景的SdH 振荡,理论分析确认了来源于Bi2Se3 纳米片侧面表面态的量子输运[3].通过圆偏振光可以选择性激发拓扑绝缘体的表面态,从而产生自旋极化的表面态,由于自旋方向与动量方向的锁定关系,样品中会产生定向运动的光电流.Bi2Se3 也是一个很好的热电材料,在非均匀光的辐照下,会产生光热电效应.我们在实验上观测到Bi2Se3 中圆偏振光激发增强的光热电效应,该结果有望用于自旋极化的电流源[4].
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