众所周知,由于电子表面散射,传统金属(如铜)的电阻率在薄膜中会增加,从而限制了金属在纳米级电子器件中的性能。在这里,我们发现在相对较低的 400°C 温度下沉积的磷化铌 (NbP) 半金属中,随着薄膜厚度的降低,电阻率会异常降低。在厚度小于 5 纳米的薄膜中,室温电阻率(1.5 纳米厚的 NbP 约为 34 微欧姆厘米)比我们的块体 NbP 薄膜的电阻率低六倍,并且低于类似厚度的传统金属(通常约为 100 微欧姆厘米)。NbP 薄膜不是晶体,而是在非晶态基质内表现出局部纳米晶体、短程有序。我们的分析表明,较低的有效电阻率是由通过表面通道的传导以及薄膜厚度减小时的高表面载流子密度和足够好的迁移率引起的。这些结果和在此获得的基本见解可以实现超越传统金属限制的超薄、低电阻率纳米电子线。
nbp是一种非中心对称拓扑WEYL半学,具有两个关键特征:Weyl点(WP),它们在其大量内通过时间逆转对称(TRS)在其大量内保护,及其在表面上的扩展,称为表面Fermi Arc [1]。这些表面费米弧与韦尔葬礼之间的动态相互作用是各种非凡现象的来源,例如极高的磁磁性,显着的迁移率,量子振荡和手性磁效应。因此,理解并在战略上操纵这些费米弧非常重要[1-3]。在我们的研究中,我们进行了角度分辨光发射光谱(ARPES)实验,以探索NBP的Fermi表面的变化,NBP(一种半学),随后蒸发了铅(PB)和Niobium(NB)。我们专注于在其(001)表面上在磷(P)和niobium(NB)终止上分裂的原始单晶。我们的观察结果表明,与未表现出这些特征的NB端端表面不同,P端的表面显示出独特的勺子和领带形的表面状态。当我们将PB的单个单层(ML)应用于P端的NBP时,我们注意到了一个重要的拓扑Lifshitz Transition(TLT)。这种过渡重新排列了一对桥接邻近的布里鲁因区,改变费米表面并引起费米能量的转移。相反,将约0.8 mL的NB添加到P端的NBP中,其电子结构接近TLT的临界点,从而导致部分转化。[1] H. F. Yang等人,Nat。社区。10,3478(2019)。10,3478(2019)。尽管在费米表面进行了这些修饰,但表面费米弧仍继续连接到拓扑保护的Weyl点。此外,NB终止的NBP,覆盖1.9 mL的Pb显示出其琐碎的表面状态的变化,这是普通的Lifshitz过渡的结果。[2] A. Bedoya-Pinto等,Adv。mater。33,2008634(2021)。[3] S. Souma等人,物理学。修订版b 93,161112(r)(2016)。该研讨会将在203室的英语现场提供,尽管可以使用变焦 - 但在IP PAS网站上提供了链接。
其电子结构的特性观察到独特的物理现象,例如手性[15-17]和轴向重力异常,[18]圆形光钙效应,[19-20]手性声波,[21-22]表面状态增强的Edelstein效应[23]或最近提出的Chiral Hall-Chiral Hall-Hall-Hall-Hall-Hall-Hall-Hall-Hall-feff。[24]大多数这些效果的观察取决于WSM的拓扑结构是否可以轻松访问。In this regard, the ability to sup- press non-topological (trivial) surface states, as well as to modify the Fermi-level posi- tion to get a desired Fermi surface topology, would allow full access to unveil the role of topological surface states on physical observables, and, in addition, to construct on-demand Fermi-surfaces to harness electrical, acoustic or optical measurable outputs.到目前为止,通过探索不同的WSM来实现电子结构的多样性,但是对同一材料中拓扑带的形状和大小的真实控制仍然存在,这主要是由于缺乏自下而上的超高维库姆合成方法,从而可以控制表面终端和Fermi-Level的位置,以通过dopsing或Fermi-Level的位置来控制。需要克服这一挑战,以实现Fermi级工程的Weyl Semimetal异质结构,从而导致了众多的新型平台,以探索基于拓扑的基本质量和设备应用。在这项工作中,我们展示了I型Weyl Semimetal NBP的电子结构的两个引人注目的修改,它们由于成功的外延薄膜生长合成途径而变得可访问。[25]首先,由于有序的磷末期表面悬挂键的饱和,因此获得了NBP的弓形状(琐碎)表面状态的完全抑制,这表现在A(√2×2×√2)表面重构中。第二,通过化学对表面进行化学掺杂,fermi-Energy经历了大约 + 0.3 eV(电子掺杂)的实质转移,同时保留原始的NBP NBP的谱带特征,从而使拓扑范围的范围优点和点亮点能够达到较大的范围,从而实现了第一个实验性的视觉效果,并实现了范围的范围,并实现了范围的范围,并实现了范围的范围。分子束外延过程。我们的工作打开了实现最新理论建议的可能性,例如依赖纯拓扑>
利用其电子结构的特性来观察独特的物理现象,例如手性[15–17]和轴引力异常、[18]圆形光电效应、[19–20]手性声波、[21–22]表面态增强的埃德尔斯坦效应[23]或最近提出的手性霍尔效应。[24]大多数这些效应的观察取决于是否可以轻松访问WSM的拓扑电子态。在这方面,抑制非拓扑(平凡)表面态以及修改费米能级位置以获得所需费米面拓扑的能力将允许充分揭示拓扑表面态对物理可观测量的作用,此外,还可以按需构造费米面以利用电、声或光可测输出。到目前为止,电子结构的多样性是通过探索不同的 WSM 实现的,但对同一材料中拓扑能带形状和大小的真正控制仍然难以实现,主要是因为缺乏自下而上的超高真空合成方法,无法控制表面终止和费米能级位置,例如通过掺杂或应变。需要克服这一挑战才能实现费米能级设计的韦尔半金属异质结构,从而产生大量新平台来探索基于拓扑的基本现象和设备应用。在这项工作中,我们展示了 I 型韦尔半金属 NbP 电子结构的两种显著修改,这得益于成功的外延薄膜生长合成路线。 [25] 首先,由于表面悬空键被有序磷终端饱和,NbP 的蝴蝶结状(平凡)表面态被完全抑制,表现为(√2×√2)表面重构。其次,通过用 Se 原子化学掺杂表面,费米能级发生约 + 0.3 eV(电子掺杂)的大幅偏移,同时保留了原始的 NbP 能带结构特征,从而首次在实验中可视化了远高于 Weyl 点的拓扑能带色散,并强调了通过分子束外延过程中的表面化学掺杂可以实现的大费米能级可调性。我们的工作为实现最近的理论提议开辟了可能性,例如依赖于纯拓扑
