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Dopaje con hierro del aislante topológico Sb 2 Te 3 resulta en útiles propiedades electrónicas y magnéticas, cuantificado en un reciente estudio FLEET en la Universidad de Wollongong.
Los investigadores estudiaron las propiedades de magneto-transporte de un aislante topológico dopado con hierro (Fe-Sb 2 Te 3 ).
Después de dopar el material mediante la adición de hierro, su estructura electrónica cambia significativamente:surgen múltiples frecuencias de respuesta, en contraste con la frecuencia única detectada para Sb 2 Te 3 en su forma pura, y se reducen la densidad y la movilidad de los portadores.
"Esta mejor comprensión de los efectos del dopaje en el aislante topológico Sb 2 Te 3 son fundamentales para informar el posible uso futuro en la electrónica de baja energía, "explica el líder del proyecto Xiaolin Wang.
Los aislantes topológicos (TI) son materiales novedosos que no son conductores eléctricos, ni aislantes eléctricos. En lugar de, un aislante topológico es un aislante en su interior, pero conduce a lo largo de sus bordes (comparado con un bloque de chocolate envuelto en papel de aluminio).
Los estados de superficie únicos de Dirac de los aislantes topológicos son atractivos para aplicaciones electrónicas y potencialmente albergan una variedad de fenómenos fascinantes y útiles.
En aisladores topológicos tridimensionales (3-D) como Sb 2 Te 3 , la estructura electrónica de la superficie está enredada con la estructura electrónica interna (a granel) y, como consecuencia, Ambos aspectos deben entenderse en el nivel fundamental.
Cuestiones pendientes relativas al efecto del dopaje metálico de Sb 2 Te 3 está relacionado con una de las propiedades de transporte más fascinantes de los aislantes topológicos:el efecto Hall anómalo cuántico (QAHE).
QAHE describe un efecto que alguna vez fue "inesperado" (es decir, anómalo):cuantificación de la resistencia transversal "Hall", acompañado de una caída considerable de la resistencia longitudinal.
"Es un área de gran interés para los tecnólogos, ", explica Xiaolin Wang." Están interesados en utilizar esta reducción significativa en la resistencia para reducir significativamente el consumo de energía en los dispositivos electrónicos ".
El estudio de los aislantes topológicos dopados magnéticamente busca encontrar el conjunto óptimo de dopantes, orden magnético, y propiedades de transporte para:
Hallazgos en detalle
Este nuevo estudio informa sobre los efectos electrónicos del dopaje Sb 2 Te 3 monocristales con hierro, a través de experimentos de magneto-transporte y cálculos teóricos complementarios.
Dopaje del aislante topológico Sb 2 Te 3 con hierro da como resultado:
La estructura de la banda electrónica del material cambia significativamente
Usando cálculos teóricos, los investigadores identificaron una cavidad adicional de orificios a granel introducida en la estructura electrónica, originada por la distorsión química asociada con el dopante de hierro.
Se identificaron dos frecuencias de oscilación dependientes del ángulo, relacionado con dos bolsillos de Fermi.
Es más, el panorama de la relación energía-momento de los electrones cambia a través del dopaje con hierro, lo que indica una rica complejidad en la estructura electrónica subyacente.
Experimentalmente, tanto las muestras dopadas como las no dopadas están dominadas por portadores de huecos; sin embargo, El dopaje con hierro también reduce la densidad y la movilidad de los portadores.
