- университет
- Наука, изследвания и развитие
- Научни изследвания и докторантура
- Топ отбори
- Квантов магнетизъм и нанофизика - QMAGNA
- Състав на екипа
- Характеристики на екипа
- Основна информация
- интернационална кооперация
- Научни проекти
- Фото галерия
- Новини
Магнитно легирани топологични изолатори
През 2016 г. бе присъдена Нобелова награда за физика за откриването на топологичните свойства на твърдите вещества. Настоящите ни изследвания бяха фокусирани върху изследването на един от първите открити топологични изолатори Bi2Se3. Материал, който действа като изолатор вътре, но съдържа свободни електрони на повърхността.
За да може да се изследва експресията на тези електрони, беше необходимо да се извършат измервания на електрическите свойства на много тънък слой от няколко нанометра. Структурата, чрез която може да се измери квантът на електропроводимостта, беше подготвена чрез електронна литография с помощта на сканиращ електронен микроскоп.
Едно от значимите проявления на „топологията“ на даден материал е, че електронните състояния са топологично защитени, което просто означава, че ако електрон в даден материал срещне немагнитна примес, той не трябва да отскача назад на 180 градуса от него. В резултат на това материалът проявява по-голяма електропроводимост. Ако в топологичния материал има магнитни примеси, това свойство се губи. Това също е свързано със загубата на линейност на дисперсионния спектър и създаването на енергийна междина Δ. Целта на нашата работа беше да тестваме съществуващата теоретична прогноза за промяната на параметъра κ във външното магнитно поле. Този параметър предоставя информация за това колко бързо електрическата проводимост намалява с намаляване на температурата при ниски температури. Нашите експерименти показаха, че съществуващата теоретична прогноза добре описва поведението на чист Bi2Se3, където параметърът κ се променя с +0,5.
Това обаче противоречи на нашите наблюдения в Bi2Se3, легирани с магнитен манган. На пръв поглед отварянето на енергийната междина носи правилна промяна на параметъра κ с -0,5, за съжаление енергийната междина Δ, налична в нашата система, не е достатъчно голяма, за да причини такава промяна и има конфликт със съществуващата теория. Следователно, друго явление трябва да е отговорно за промяната на κ с -0,5.
Резултатът от нашата работа е откриването на фундаментална пропаст в нашето разбиране на магнитно легирани топологични изолатори. Възможно обяснение за промяната в знака κ с -0,5 е наличието на феромагнитно разположение на мангановите магнитни моменти. Резултатите от нашето проучване бяха публикувани в престижното списание на Американското физическо общество [V. Tkac et al., Physical Review Letters 123 (2019) 036406] стр импакт фактор 8 839.