外尔半金属 MoTe 2 为研究外尔物理与超导之间的相互作用提供了难得的机会。最近的研究发现,Se 取代可以将超导性提高到 1.5 K,但会抑制对于外尔态的出现至关重要的 T d 结构相。迄今为止,尚未建立对增强超导和 T d 相可能共存的微观理解。在这里,我们使用扫描隧道显微镜研究了最佳掺杂的超导体 MoTe 1.85 Se 0.15,其体相 T c ∼ 1.5 K。通过准粒子干涉成像,我们发现了具有破缺反演对称性的低温 T d 相的存在,其中超导性全局共存。此外,我们发现从上临界场和涡旋附近的态密度衰减中提取的超导相干长度远大于现有化学无序的特征长度尺度。我们发现 MoTe 1.85 Se 0.15 中的 Weyl 半金属正常相具有稳健的超导性,这使它成为实现拓扑超导的有希望的候选材料。
将氧等离子体处理的石英晶片切割成1cm2用于PPMS(霍尔、磁阻、温变电导)和XPS测量中的所有电学测量。由于尺寸要求,将氧等离子体处理的ITO基板切割成0.5 cm * 0.5 cm用于PES和IPES测量,将氧等离子体处理的石英晶片切割成0.6 cm * 0.4 cm用于高场霍尔测量。所有基板在使用前分别在丙酮和异丙醇中通过超声波清洗工艺清洗10分钟。将C 14 -PBTTT溶液以3000 r/min的转速旋涂到相应的基板上,形成厚度约25nm的PBTTT薄膜,然后将获得的薄膜在150°C下退火10分钟,让其冷却至室温。将Cytop溶液旋涂到所有掺杂后的电学测量薄膜上进行封装,再通过光刻和氧离子刻蚀实现霍尔棒结构的图形化。掺杂工艺
“ Pai-Graphene:一种新的拓扑半学二维碳同质量,具有高度可调的各向异性狄拉克锥”。Chen X,Bouhon A,Li L,Peeters FM,Sanyal B,Carbon 170,477(2020)。http://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.08.012
这使得它们可以使用更少的接触,从而实现更高效的热电转换。具有“轴相关传导极性 (ADCP)”或角极导体的材料,在一个方向上传导正电荷 (p 型 ),在另一个方向上传导负电荷 (n 型 ),是横向热电装置的有希望的候选材料。不幸的是,到目前为止,对横向热电效应 (TTE) 的直接演示研究较少。
由于自旋极化受 Heusler 合金元素组成的影响,因此表征和优化 Heusler 合金的原子组成以实现最高自旋极化非常重要。但目前用于确定半金属自旋极化的方法要么耗时,要么仅提供间接测量。
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。
pn 结中的二极管效应在现代微电子学中起着重要作用。由于电子(n)和空穴(p)掺杂区之间的反演对称性破缺,电子传输是非互易的,即电流只能朝一个方向流动。这种非互易性质已广泛应用于晶体管、发光二极管、太阳能电池等电子设备中。最近,类似的二极管效应在超导系统中引起了极大的兴趣 [1-66]。与 pn 结中的二极管效应一样,超导二极管效应 (SDE),或者具体来说是约瑟夫森结 (JJ) 中的约瑟夫森二极管效应 (JDE),有望找到重要应用,如无源片上回转器和循环器 [66]。这类设备在量子计算应用中将特别有影响力。此外,SDE/JDE 可用作研究新型超导特性(如有限动量库珀对)的替代方法 [2, 10]。在典型的 JJ 或超导量子干涉装置(SQUID)中,IV 曲线在装置处于正常状态的高电流范围内呈线性,如图 1(d)所示。电压 V DC 在所谓的再捕获电流 I + r(对于电流向下扫描)处突然降至零,并在很大的电流范围内保持在零,直到达到开关电流 − I − c。本文中,我们将该开关电流视为 JJ 的临界电流(I c ),并在本文中始终使用临界电流这一术语。超过 − I − c 后,IV 曲线变为线性,装置再次进入正常状态。对于电流向上扫描曲线,可以观察到 IV 曲线的类似形状,并标记出相应的 − I − r 和 I + c 的位置。一般而言,只要存在时间反演对称性 (TRS) 或反演对称性,I + c = I − c 就与电流扫描方向无关。然而,当两种对称性都被破坏时,临界电流会根据电流扫描的方向显示不同的值,这种现象称为 JDE [ 1 , 2 ]。在非中心对称超导系统或非对称 SQUID 等器件结构中,反演对称性会被破坏
二维半金属在磁性纳米器件中展现出巨大的潜力。然而,二维半金属的发现仍然基于逐案评估。本文,我们提出了设计具有大自旋间隙的二维过渡金属基半金属的一般规则,即找到具有洪特规则分裂的 d 轨道和深阴离子 p 轨道能级以使 dp 相互作用最小化的材料。基于对具有扭曲四面体晶场的 54 种过渡金属化合物 MX 2(M = 3 d 区过渡金属;X = VIA-VIIA 元素)的 DFT 计算,我们发现所有铁磁化合物都表现出半金属性。我们将半金属性归因于具有弱 dp 轨道杂化的 M 阳离子的部分填充 d 轨道的洪特规则分裂。由于 Cl p 轨道能级较深(− 8.4 eV),氯化物表现出大于 4 eV 的自旋间隙。我们在过渡金属三氯化物 M Cl 3(M = 3 d 区过渡金属)中验证了这一规则。利用这一规则,我们预测铁磁单层 M Cl 和 M 3 Cl 8(M = 3 d 区过渡金属)是具有大带隙的半金属。这项工作丰富了二维半金属的种类,并可能带来新型磁性纳米器件。
锂离子电池(LIB)具有循环寿命长、能量密度高、稳定性好等优点,被广泛应用于便携式设备和电动汽车。[1] 然而,全球锂供应有限、成本和安全问题以及对其环境影响的担忧严重阻碍了 LIB 的大规模应用。[2] 因此,后锂离子电池如钠离子(Na + -ion)、钾离子(K + -ion)、钙离子(Ca + 2 -ion)和镁离子(Mg + 2 -ion)电池因其能量密度提高、成本降低、安全性增强、储量丰富以及对环境更加友好而备受关注。[3] 在这种情况下,Mg + 2 和 Ca + 2 等多价离子会经历单电子以上的氧化还原反应,与相应的单价电池相比,其体积能量密度更高。此外-
由于纤锌矿半导体中的自旋轨道耦合与闪锌矿半导体相比相对较弱,因此 III 族氮化物半导体 GaN 是用于高性能光学半导体自旋电子器件(如自旋激光器)的有前途的材料。为了降低自旋激光器的工作功率,有必要展示从铁磁材料到具有低电阻接触的 GaN 的高效电自旋注入。这里,通过在 CFAS 和 GaN 之间插入超薄 Co 层,开发了外延半金属 Heusler 合金 Co 2 FeAl x Si 1 − x (CFAS)/GaN 异质结构。CFAS/ n + -GaN 异质结清楚地显示了隧道传导,整流非常小,电阻面积积低至 ≈ 3.8 k 𝛀 μ m 2,比以前工作中报道的要小几个数量级,在室温下。使用具有 CFAS/ n + -GaN 接触的横向自旋阀装置,在低温下观察到非局部自旋信号和 Hanle 效应曲线,表明块状 GaN 中存在纯自旋电流传输。在高达室温的温度下观察到自旋传输,在低于 2.0 V 的低偏置电压下具有 0.2 的高自旋极化。这项研究有望为具有高度自旋极化和低电阻接触的 GaN 基自旋电子器件开辟一条道路。