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-斯内

DOI：10.1103/PhysRevB.98.195445 期刊：Physical Review B 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 灰锡（又称α-Sn）可通过应变和有限尺寸效应转变为三维拓扑绝缘体（3D-TI）。这种室温3D-TI因其表面态沿狄拉克锥（线性色散）的"自旋-动量锁定"特性，在自旋电子学领域具有特殊研究价值。角分辨光电子能谱（ARPES）技术被用于研究不同厚度及不同覆盖层（Al、AlOx和MgO）的(001)取向外延应变α-Sn薄膜中费米能级附近的色散关系。事实上，要实现α-Sn表面态的自旋电子学应用，必须采用合适的覆盖层。与自由表面或镀银表面相比，α-Sn表面镀覆Al或AlOx会使费米能级降至狄拉克点以下，这对电子输运的重要影响是费米能级处存在体态。通过电输运磁测量研究了AlOx覆盖的α-Sn薄膜：尽管第一性原理计算表明Γ8能带体电子态的输运特性起重要作用，但舒布尼科夫-德哈斯振荡现象清晰证实了表面态的存在，该结果与ARPES观测相符。
作者： Quentin Barbedienne，Julien Varignon，Nicolas Reyren，Alain Marty，Céline Vergnaud，Matthieu Jamet，Carmen Gomez-Carbonell，Aristide Lema?tre，Patrick Le Fèvre，Fran?ois Bertran，Amina Taleb-Ibrahimi，Henri Jaffrès，Jean-Marie George，Albert Fert
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研究概述 实验方案

研究目的

研究α-Sn作为三维拓扑绝缘体(3D-TI)的电子特性，以及不同覆盖层对其表面态的影响，以应用于自旋电子学领域。

研究成果

研究表明，α-锡可转变为具有稳健表面态的三维拓扑绝缘体，但覆盖层材料的选择会显著影响费米能级位置及体态的存在。角分辨光电子能谱与输运测量证实了具有π贝里相位的狄拉克费米子的存在。该发现强调了为自旋电子学应用选择合适覆盖材料的重要性。

研究不足

当α-Sn被Al或AlOx覆盖时，费米能级处体态的存在使得表面态特性的分离变得复杂。与自由表面相比，表面态的弛豫时间显著缩短，这表明可能存在带间散射。

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