清远云梯车出租,  清远云梯车,  清远云梯车公司    新材料拓扑Ｄｉｒａｃ半金属ＺｒＴｅ        随着量子理论的发展，和各种实验设备和实验方法的跨越式进步，人类在凝聚态物理领域收获颇丰，人们研究的领域逐步深入到微观的世界，基于二维层状结构的量子材料符合未来量子器件的预期，关于此类材料的研究已经形成一股热潮。不仅是科学界，十几年来，由于石墨烯的高迁移率等特殊性质，工业界也开始逐渐生产各式各样的石墨烯产品。与此同时，随着拓扑能带理论的发展，和石墨烯类似的拓扑Ｄｉｒａｃ材料，逐渐进入人们的视野。物质中的拓扑相变和拓扑态，源自数学中的拓扑概念。拓扑量子态是拓扑相变领域的前沿课题，是自旋物理学和凝聚态物理学的交叉部分，量子霍尔效应和量子反常霍尔效应是该领域的重大发现。人们普遍认为的拓扑Ｄｉｒａｃ材料包含三维的拓扑绝缘体，以及拓扑半金属。这些材料一般具有被时间反演对称性保护的Ｄｉｒａｃ点，在该点处，能带具有线性色散的典型特点，同时拓扑Ｄｉｒａｃ材料有较强的抗背散射能力，不受非磁性杂质的影响。另外，相比于石墨烯，在足够强大自旋轨道耦合作用下，拓扑Ｄｉｒａｃ材料体态更容易打开能隙，因此便于开关器件的研究。同时，其表面态受到拓扑能带的保护，带有金属性，是无能隙的。这种螺旋自旋结构的边缘态，使得不同自旋方向不同的电子各自分开运输，运动方向相同的电子具有相同的自旋方向，这样电子间散射被极大的减小了，易于形成弹道输运。因而拓扑Ｄｉｒａｃ材料是自旋电子器件的重要研究对象。在实验上实现的二维拓扑材料ＨｇＴｅ／ＣｄＴｅ中，发现了量子自旋霍尔效应。１但该材料制作工艺复杂，体能隙小，不便于实际应用，于是科学家们开始寻求性质更优良的材料。  ＺｒＴｅ５材料只有很弱的层间耦合作用，而其体态的能隙较大，单层的ＺｒＴｅ５材料符合宽带隙的拓扑绝缘体的特征。然而在忽略自旋轨道耦合的作用时，ＺｒＴｅ５材料的能带在ｒ－ｘ方向有相交，即单层的材料属于拓扑半金属的范畴；考虑自旋轨道耦合的影响，单层的ＺｒＴｅｓ材料能打开带隙，成为绝缘体，直接带隙和间接带隙为０．４ｅＶ和０．１ｅＶ。 研究了ＺｒＴｅ５单晶材料的物理性质，用红外反射谱的方法，发现光学电导随着频率线性增加，这符合三维Ｄｉｒａｃ半金属的特性。在ＺｒＴｅ５晶体中观察到了手性的磁效应，而他们所做的ＡＲＰＥＳ研究表明，ＺｒＴｅｓ晶体材料的电子结构是三维的Ｄｉｍｅ半金属。Ｄｉｒａｃ半金属一般具有很高的迁移率，以及较大的兰德ｇ因子，由红外光谱测量结果是大约为ｇ＝２２，同时ＺｒＴｅ５层状材料层间耦合非常弱，约１２．５ｍｅＶ／Ａ，因而导致其层间的带宽非常小，而这些让ＺｒＴｅ５层状材料在输运体系里边具有很多有趣的性质，非常值得研究。

    ２自旋电子学,   电子的自旋为新兴的器件技术，提供了非易失性、可伸缩、低功耗和可重新编程的功能。电子的自旋是一个额外的自由度，它为信息技术应用提供了新的可能性，携带自旋自由度的电子容易将基于电荷的动态存储器（密度和数据处理速度）与磁存储器（低功耗和非挥发性）的优点联系起来。添加电子自旋作为一个额外的可变态为基于半导体的信息处理提供了新的广阔前景。使未来的电子器件具有超越当前半导体技术局限的能力。 巨磁场效应指的是在有外加磁场时，层状材料的磁阻相对无外场时的巨大变化现象，当每一层铁磁层的磁矩方向相同时，相关于自旋的载流子的散射最小，反之则最强，散射是电阻巨大变化的原因。巨磁阻效应在数据存取，磁传感等方面应用广泛。 在非磁性层状过渡金属硫族化合物ＷＴｅ２中，发现了极大的磁阻，在４．５Ｋ下，加上１４．７Ｔ的垂直磁场，ＷＴｅ２的超大正向磁阻达到４５２７倍，磁场加到６０Ｔ，磁阻继续増加到１３万倍，真是非常奇特的性质。另一方面，无数的努力一直致力于研究自旋在各种各样不同金属和半导体中的输运性质，包括铜、铝、硅、锗砷化镓和石墨烯，以期实现自旋场效应晶体管。此外，几个变种的自旋场效应晶体管（ｓｐｉｎ－ＦＥＴ）己被提出在低功耗应用下，作为替代传统Ｓｉ基金属－氧化物－半导体（ＭＯＳ）晶体管的选择。典型的Ｓｐｉｎ－ＦＥＴ由两个铁磁电极和其间的半导体通道组成。通过铁磁电极的相对磁化方向来调节晶体管的开关。Ｓｐｉｎ－ＦＥＴｓ的控制通常涉及在电荷／自旋输运过程中对电子自旋的注入、调控和检测。Ｓｐｉｎ－ＦＥＴｓ通常被认为有低功耗和多功能性等优点。以及除了栅电极调控，还可以从铁磁状态中对电流进行额外的调控。为了实现大多数的自旋电子器件，在半导体中实现高效的自旋注入，以及更进一步有效地控制它们的自旋传输是很重要的。为了这个实现这个目标，在广泛的半导体领域中，自旋注入和输运己被广泛研究，以寻找具有较长电子自旋寿命和自旋扩散长度时间的材料。在这些文献中，大多数开拓性的工作都是在体和薄膜半导体材料中进行的，因为它们比较容易调整掺杂结构，进而更容易制备器件。

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       最近，一些关于半导体纳米线（ＮＷ）自旋注入的研究表明相比它们的体态／薄膜态，纳米线（ＮＷ）器件具有更长的自旋寿命和自旋扩散长度。理论研究也表明，自旋弛豫可以在准一维（１－Ｄ）纳米结构中被显著抑制。在低维的纳米结构中，晶体的反演对称性没有被保留，在大体积晶体中缺失的Ｄ’ｙａｋｏｎｏｖｌ＇自旋弛豫机制可能会变得相当可观。量子井中反演对称性的打破，增加了ＳＯＣ（ｓｐｉｎ－ｏｒｂｉｔｃｏｕｐｌｉｎｇ）机制，提高了Ｒａｓｈｂａ效应的效果，加强了门电压对输运的调控。另一方面，半导体纳米线（ＮＷ）也有可能有更长自旋寿命，甚至比一些块体材料更大。这是因为在纳米线（ＮＷ）中，由于态密度降低，声子散３射被显著抑制。所以动量弛豫，也就是自旋弛豫，在Ｅｌｌｉｏｔ－ｙａｆｅｔ机制中被有效地减少了。而且，一维通道限制了电子动量沿着纳米线轴方向，所有的自旋翻转都限制在单轴方向。因此，在Ｄ＇ｙａｋｏｎｏｖ－ｐｅｒｅｌ机制下，因随机动量依赖磁场引起的自旋移相，被减少到了最小。传统的半导体诸如硅（Ｓｉ）的电子自旋注入和检测主要依赖于铁磁性（ＦＭ）金属和半导体接触界面之间的电阻，而由于电导率相差过大，接触处容易形成电导失配。自旋注入无法进行，因为接触面积非常小，这个问题对于纳米线（ＮＷ）来说尤其严重。氧化物隧道层绕过金属／半导体电导率不匹配的问题，并保证自旋注入成功的进入平面体Ｓｉ材料。近年来，利用铁磁性隧道结和肖特基接触这两种方法实现的半导体纳米线（ＮＷ）的电子自旋注入的工作越来越多。观察到的在纳米线（ＮＷ）中自旋寿命和自旋扩散长度确实是更大的。本文主要通过对ＺｒＴｅ５的电输运的测试来研究和分析材料的自旋注入特性。用成熟的微加工工艺制备了具备良好欧姆接触的ＺｒＴｅ５纳米线（ＮＷ）自旋阀器件。我们使用低温输运系统，对器件进行了基于ｎｏｎ－ｌｏｃａｌ、丨ｏｃａ丨两种测量结构下的低温输运测量。其中，在ｎｏｎ－ｌｏｃａｌ、ｌｏｃａｌ两种测量结构下，我们都检测到了类似磁滞回线、会随着电流方向反向的电阻台阶信号曲线。但在ｌｏｃａｌ结构下，我们还获得了另一种在铁磁电极矫顽力磁场处，有向下的两个电阻峰型的信号曲线。通过分析和对比实验，最终我们认为测试结果中的类磁滞回线、会随着电流方向反向的电阻台阶信号来自于ＺｒＴｅｓ拓扑表面态自旋动量锁定的贡献。而另一种在铁磁电极矫顽力磁场处的双峰信号，则来自于铁磁电极的各向异性磁阻（ＡＭＲ）特性。

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