Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Centrum SOLARIS

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Lista publikacji naukowych

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Bezpośrednia obserwacja tekstury spinowej i efektu Rashby w ferroelektrycznym półprzewodniku

Bezpośrednia obserwacja tekstury spinowej i efektu Rashby w ferroelektrycznym półprzewodniku

Przeprowadzone na linii pomiarowej URANOS wysokojakościowe eksperymenty ARPES ujawniły strukturę pasmową i spinową w półprzewodniku ulegającym przejściu ferroelektrycznemu. Pomiary zależne od temperatury wykazały wpływ przejścia fazowego ferroelektryka na elektroniczną teksturę spinową.

 

Faza ferroelektryczna powoduje trwałą polaryzację elektryczną wewnątrz materiału, która znosi degenerację spinową pasm elektronowych. To rozszczepienie spinowe nazywane jest efektem Rashby i zostało bezpośrednio zaobserwowane za pomocą układu ARPES na linii pomiarowej URANOS (patrz Rys. 1). Pomiary zależne od temperatury (w zakresie od 10 do 300 K) ujawniły pojawienie się rozszczepienia Rashby dla temperatur niższych od temperatury krytycznej przejścia fazowego. W ten sposób zbadano w szerokim zakresie składu (x=0 do 10%) fazę ferroelektryczną związków Pb1-xGexTe Co istotne, zaobserwowano, że zachowanie ferroelektryczne utrzymuje się nawet dla bardzo cienkich warstw (8 nm). 

Uzyskane widma ARPES umożliwiły dokładną ilościową ocenę tekstury spinowej Rashby w fazie ferroelektrycznej i jej ewolucji wraz z temperaturą. Parametr porządku przejścia fazowego został określony w odniesieniu do rozszczepienia spinowego i ustalony poprzez porównywanie wyników ARPES do modelu k·p opracowanego dla ferroelektrycznych studni kwantowych. W ten sposób w pracy przedstawiono bezpośrednią zależność między rozszczepieniem spinowym mierzonym w ARPES a ferroelektryczną deformacją atomową mierzoną w dyfrakcji rentgenowskiej.

Rozszczepienie Rashby definiujące zniesienie degeneracji spinowej lub stopień polaryzacji spinowej w strukturze zostało w tych związkach ustalone na poziomie do 2 eV·Å. Jest to wynik porównywalny do najnowocześniejszych ferroelektrycznych półprzewodników Rashby, takich jak GeTe czy SnTe. Układ Pb1-xGexTe lepiej nadaje się jednak do zastosowań w urządzeniach elektronicznych, ponieważ jego temperatura krytyczna przypada w temperaturze pokojowej. Cechuje się przy tym niską koncentracją nośników, co zapobiega ich przeciekom pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego oraz prostą przerwą energetyczną. W pracy, dzięki bezpośrednim obserwacjom, podkreślono również wyjątkowe właściwości elektroniczne i spinowe ferroelektrycznych półprzewodników Rashby oraz dowiedziono, że wysokorozdzielcza metoda ARPES to potężna technika do odkrywania i badania nowych tego typu materiałów.

Rysunek 1. Widma ARPES zależne od temperatury zmierzone na studni kwantowej Pb0.93Ge0.07Te o grubości 8 nm. Zniesienie degeneracji pasma jest wyraźnie obserwowane powyżej temperatury krytycznej Tc, co wskazuje na ferroelektryczną przemianę fazową. Efekt Rashby nasila się wraz ze spadkiem temperatury.

Rysunek 1. Widma ARPES zależne od temperatury zmierzone na studni kwantowej Pb0.93Ge0.07Te o grubości 8 nm. Zniesienie degeneracji pasma jest wyraźnie obserwowane powyżej temperatury krytycznej Tc, co wskazuje na ferroelektryczną przemianę fazową. Efekt Rashby nasila się wraz ze spadkiem temperatury.

 

Autor: Gauthier Krizman


Link do publikacji : G. Krizman, T. Zakusylo, L. Sajeev, M. Hajlaoui, T. Takashiro, M. Rosmus, N. Olszowska, J. Kołodziej, G. Bauer, O. Caha, G. Springholz, A Novel Ferroelectric Rashba Semiconductor, Advanced Materials, 2310278(2023), https://doi.org/10.1002/adma.202310278 

Polecamy również
Hercynit (FeAl<sub>2</sub>2O<sub>4</sub>) - tajemniczy spinel ogniotrwały poznany !

Hercynit (FeAl22O4) - tajemniczy spinel ogniotrwały poznany !

Nowa metoda poprawy jakości danych przez usuwanie szumu

Nowa metoda poprawy jakości danych przez usuwanie szumu

Detekcja zmian nowotworowych trzustki przy użyciu podczerwieni i uczenia maszynowego

Detekcja zmian nowotworowych trzustki przy użyciu podczerwieni i uczenia maszynowego

Warstwa boru 2D jako nanoskopowa siatka dyfrakcyjna

Warstwa boru 2D jako nanoskopowa siatka dyfrakcyjna