Раскрыты причины отсутствия «потолка» магниторезистивности у WTe2

Изменение сопротивления материала под действием внешнего магнитного поля может быть незначительным или колоссальным. Но во всех его проявлениях этот эффект, широко используемый в жестких дисках и магнитных датчиках, постепенно пропадает с ростом интенсивности поля.

Дителлурид вольфрама (WTe2) — на сегодняшний день единственное известное исключение из данного правила. При температуре 0,53°K его сопротивление быстро увеличивается с нарастанием поля. При 60 тесла прирост составляет 13 млн процентов, причем его скорость не обнаруживает признаков уменьшения.

Некоторый свет на механизм этого явления проливают новые фотоэмиссионные эксперименты, о которых их участники из Принстонского университета и Брукхэвенской Национальной лаборатории рассказали на страницах Physical Review Letters.

В WTe2 проводящих электронов и дырок немного и они присутствуют в одинаковых концентрациях. Данный дихалькогенид переходного металла также является «чистым», то есть заряды в нем могут распространяться не рассеиваясь на большие дистанции. Теория металлов предсказывает для материалов, обладающих такими свойствам, квадратичный рост сопротивления с увеличением магнитного поля, однако в реальных материалах такой рост прекращается в интенсивном поле из-за того, что концентрации электронов и дырок не совпадают.

Проверка электронной структуры WTe2 методом фотоэмиссии высокого разрешения показала, что электрон-дырочная компенсация в нем близка к идеальной. Также было установлено, что некоторые электронные состояния начинают доминировать над дырочными с повышением температуры. По-видимому это объясняет почему магниторезистивность WTe2 отключается выше границы примерно в 100° Кельвина.

Подробное картографирование электронной структуры этого дихалькогенида обеспечит будущих экспериментаторов отправной точкой для понимания того, как легирование может улучшить его магниторезистивные свойства.