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Peter Grünberg Institut
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Unterdrückung von Zwillingsdomainen in topolgischen Isolatoren

Topologische Isolatoren (TIs), wie zum Beispiel Bi2Te3, haben große Aufmerksamkeit in den letzten Jahren aufgrund ihrer faszinierenden Eigenschaften erfahren. TIs haben isolierende Eigenschaften im Volumen und topologisch geschützte Oberflächenzustände mit einer linearen Energiedispersion. Wegen der Linearität der Energiedispersion können Ladungsträger an der Oberfläche der TIs als quasi-relativistisch erachtet werden, die sich dissipationslos und spingekoppelt auf der Oberfläche der TIs bewegen.

Aufgrund dieser Eigenschaften können TIs als Basis für Grundlagenforschung dienen. Sie können aber auch für zukünftige Anwendungen im Bereich Elektronik / Spintronik interessant sein.
Wir haben den Nukleationsprozess von Bi2Te3 auf Si(111) Substraten, die mittels Molekularstrahlepitaxie im van-der-Waals-Modus (vdW) gewachsen wurden, untersucht. Dabei haben wir festgestellt, dass die Bi2Te3-Schichten typischerweise Zwillingsdomänen ausbilden, wobei eine Domäne aber bei geringen Depositionsraten komplett unterdrückt ist. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Bi2Te3-Filme eine Vorzugsrichtung auf dem Si(111)-Substraten besitzen. Um diese Phänomen zu erklären, wurden die vdW-Potentiale der beiden Domänen berechnet, und wir konnten zeigen, dass die Unterdrückung der Domänen nur durch die vdW-Wechselwirkung zwischen dem Bi2Te3-Film und der ersten Si-Lage unterhalb der Oberfläche erklärbar ist. Diese Ergebnisse haben wir kürzlich In der Zeitschrift „Journal of Crystal Growth & Design“ veröffentlicht. Hier ist ein Link zur Publikation: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cg501471z

Polfigurenplot einer Bi2Te3 SchichtPolfigurenplot einer Bi2Te3 Schicht. Nur eine einzige Domaine befindet sich an der Oberfläche
Copyright: Dr. Gregor Mussler, PGI-9


Kontakt:

Dr. Gregor Mussler, g.mussler@fz-juelich.de


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