Физики обнаружили встроенное электрическое поле в топологических изоляторах
Ученые Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ совместно с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова, Сколтеха, ВШЭ, СПбГУ, Кольского научного центра РАН, ИФП СО РАН и других научных организаций России и мира обнаружили, что на поверхности слоистых топологических изоляторов GeBiTe и MnBiTe возникает встроенное электрическое поле следствие перераспределения заряда между разными слоями кристалла из-за атомных дефектов.
Причина крошечные атомные дефекты, из-за которых заряд перетекает между разными слоями кристалла. Свойства поверхности сильно зависят от того, какой именно слой оказался сверху после раскалывания материала. Сдвиг энергии может достигать 160 мэВ.
Почему это важно?
Топологические изоляторы перспективный класс материалов для топотроники, спинтроники и квантовых вычислений. Электроны на их поверхности ведут себя как безмассовые релятивистские частицы.
Главный результат работы в том, что ученые увидели не просто разные типы поверхности, а естественно сформированную наномасштабную гетероструктуру с собственным электрическим полем. Обычно атомные дефекты воспринимаются как помеха, но здесь они становятся инструментом управления.
Перспективы:
Понимание этого механизма дает новый принцип проектирования материалов для топотроники и будущих квантовых устройств, когда нужный потенциал создается самой кристаллической структурой.