Найден новый способ контролировать топологический изолятор

Новый класс материалов, открытый сравнительно недавно, топологические изоляторы, является электропроводным только на поверхности. При этом свойства такого поверхностного тока настолько уникальны, что многие ученые надеются использовать ТИ в электронных и спинтронных устройствах будущих поколений.

Исследования группы физиков Университета Висконсин-Милуоки (UWM) привели к открытию принципиально нового метода управления поверхностной проводимостью ТИ. До сих пор изменять электронное состояние ТИ удавалось только двумя способами: с помощью магнитного или электрического полей.

Авторы статьи, вышедшей в журнале Nature Physics, показали, что поверхностная проводимость ТИ селенида висмута (Bi₂Se₃) может быть улучшена или уничтожена в зависимости от вида напряжения, приложенного к материалу на границах зерен.

Bi₂Se₃ состоит из пяти слоев атомов селена и висмута, наложенных один на другой, с сильными горизонтальными связями (в плоскости) и слабыми вертикальными (между слоями). Кристаллические зерна селенида висмута в процессе синтеза растут, вступают в соприкосновение с соседними зернами и образуют поверхности раздела — границы.

Эти границы, на которых атомные решетки растягиваются или сжимаются, выступают концентратором упругих напряжений. Оказалось, что с помощью последних можно осуществлять настройку электронных свойств ТИ. Плоское растяжение в приграничной зоне защищает поток электронов, тогда как плоское сжатие увеличивает расстояние между атомарными слоями и поверхностные состояния ТИ исчезают.

«Таким образом, если мы применяем сжатие на границах, движение спина электронов прекращается. Мы получаем выключатель, — пояснил Микаэль Вейнерт (Michael Weinert), почетный профессор физики UWM. — Не нужно использовать электрическое поле, достаточно приложить нагрузку».

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD