- Egyetemi
- Tudomány, kutatás és fejlesztés
- Tudományos kutatás és doktori tanulmányok
- Legjobb csapatok
- Kvantummágnesesség és nanofizika - QMAGNA
- Csapat összetétele
- A csapat jellemzői
- Alapinformációk
- nemzetközi együttműködés
- Tudományos projektek
- Képgaléria
- hírek
Mágnesesen adalékolt topológiai szigetelők
2016-ban a fizikai Nobel-díjat a szilárd anyagok topológiai tulajdonságainak felfedezéséért ítélték oda. Jelenlegi kutatásunk az első felfedezett Bi2Se3 topológiai szigetelők tanulmányozására összpontosult. Anyag, amely belül szigetelőként működik, de a felületen szabad elektronokat tartalmaz.
Ezen elektronok expressziójának tanulmányozásához nagyon vékony, több nanométeres rétegen kellett elvégezni az elektromos tulajdonságok mérését. A szerkezetet, amellyel az elektromos vezetőképesség kvantuma mérhető, elektronlithográfiával készítettük pásztázó elektronmikroszkóppal.
Egy adott anyag "topológiájának" egyik jelentős megnyilvánulása az, hogy az elektronállapotok topológiailag védettek, ami egyszerűen azt jelenti, hogy ha egy anyagban lévő elektron nem mágneses szennyeződéssel találkozik, nem szabad visszafordulnia tőle 180 fokkal. Ennek eredményeként az anyag nagyobb elektromos vezetőképességet mutat. Ha a topológiai anyagban van mágneses szennyeződés, akkor ez a tulajdonság elvész. Ez összefügg a diszperziós spektrum linearitásának elvesztésével és a Δ energiarés kialakulásával is. Munkánk célja az volt, hogy teszteljük a külső mágneses mező κ paraméterének változására vonatkozó elméleti előrejelzést. Ez a paraméter információt nyújt arról, hogy az elektromos vezetőképesség milyen gyorsan csökken a hőmérséklet csökkenésével alacsony hőmérsékleten. Kísérleteink kimutatták, hogy a meglévő elméleti jóslat jól leírja a tiszta Bi2Se3 viselkedését, ahol a κ paramétert +0,5-gyel változtatják meg.
Ez azonban ellentmond a mágneses mangánnal adalékolt Bi2Se3-nak. Első pillantásra az energiarés megnyílása a κ paraméter helyes -0,5-ös változását hozza, sajnos a rendszerünkben jelen lévő Δ energiarés nem elég nagy ahhoz, hogy ilyen változást idézzen elő, és ellentmondás van a fennálló elmélettel. Ezért egy másik jelenségnek kell felelnie a κ -0,5-ös változásáért.
Munkánk eredménye egy alapvető hiányosság felfedezése a mágnesesen adalékolt topológiai szigetelők megértésében. A κ jel -0,5-ös változásának lehetséges magyarázata a mangán mágneses momentumainak ferromágneses elrendezése. Vizsgálatunk eredményeit az American Physical Society rangos folyóiratában tették közzé [V. Tkac és mtsai., Physical Review Letters 123. (2019) 036406] o impakt faktor 8 839.