Kétdimenziós topologikus szigetelő jelölt, Pt2HgSe3 vizsgálata Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Kísérleti szilárdtestfizika Tagozat.

Kétdimenziós topologikus szigetelő jelölt, Pt2HgSe3 vizsgálata

Hallgató: Kandrai Konrád
Szak: Szilárdtestfizika szak, angol nyelvű képzés, Képzés típusa: ma, Intézmény: Babeș-Bolyai Tudományegyetem, Kar: N

Témavazető: Nemes Incze Péter - Tudományos munkatárs, N N Energiatudományi Kutatóközpont, Budapest, Topológia Nanoszerkezetekben Lendület csoport

Az elmúlt évtizedekben fény derült arra, hogy szilárdtestek sávszerkezetét a mértanból származó topologikus invariánsok fogalmának segítségével osztályozni lehet. Ezen új osztályozás a szigetelőket hagyományos és topologikus szigetelőkre választja. A kétdimenziós topologikus szigetelők, vagy kvantum spin-Hall szigetelők (QSH) olyan anyagok, amelyek az elektromos áramot a belsejükben nem vezetik, viszont, idő-tükrözési szimmetria által védett vezető éleik vannak. A topologikus anyagok tulajdonságai révén, a tömbi anyag élein olyan élállapotok jönnek létre, amelyek visszaverődés nélkül képesek a töltéshordozókat vezetni, így nagyon ígéretesek az elektronikai alkalmazások szempontjából.

Ezen a területen nagy kihívást jelent a széles tiltott sávú QSH anyagok azonosítása, amelyek lehetővé teszik szobahőmérsékleten a disszipációmentes elektromos vezetést az élállapotok által. Jelen dolgozatban egy potenciális QSH anyagot vizsgáltam különböző kísérleti eszközök segítségével: többek között ultra-nagy vákuumú (5*10^-11Torr) és alacsony hőmérsékletű (9K) pásztázó alagútmikroszkópiával (Scanning Tunneling Microscopy, STM), valamint Raman spektroszkópiával. STM segítségével 100 meV nagyságrendbe eső tiltott sávot mértünk és topologikus szigetelőkre jellemző élállapotokat mutattunk ki a kristály szélein. Mivel a Jacutingaite (Pt₂HgSe₃) egy természetben is megtalálható ásványi anyag, emiatt stabil normál légkörben, valamint exfoliálás által néhány atom vastagságú rétegben is elő tudtam állítani.