eng
Просмотры: 857
26.06.2017
Физики из МФТИ и Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН выяснили, как в топологических изоляторах устроено взаимодействие между атомами магнитных примесей.
Топологические изоляторы — это открытие физики XXI века. Они были сначала предсказаны теоретически и лишь потом открыты экспериментально. Внутри они ведут себя как полупроводники, но по их поверхности может свободно протекать электрический ток. Ожидается, что их необычные свойства будут востребованы при создании электронных схем с минимальными потерями на тепло, квантовых компьютеров и других перспективных устройств. Однако, для того, чтобы создавать полезные устройства на основе топологических изоляторов, необходимо понимать, как на их свойства влияют различные несовершенства структуры, в частности, присутствие атомов с ненулевым магнитным моментом.
Российские исследователи рассмотрели взаимодействие магнитных атомов в том случае, когда они расположены недалеко от границы двумерного топологического изолятора. В частности, изучалось косвенное обменное взаимодействие между атомами марганца в двумерном топологическом изоляторе на основе квантовой ямы CdTe/HgTe/CdTe (тонкий слой теллурида ртути между пленок теллурида кадмия). Квантовые характеристики CdTe и HgTe различны, поэтому электроны не могут свободно перейти за пределы теллурида ртути, они как бы находятся на дне «ямы-ловушки», преодолеть границы которой можно лишь при наличии определенной энергии.
По словам Игоря Бурмистрова из ИТФ им. Л.Д. Ландау РАН и лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, специфика задачи состояла в том, что в зависимости от расположения магнитных атомов в топологическом изоляторе, они могут взаимодействовать как в проводнике (если оба находятся у границы) или как в полупроводнике (если оба находятся вдали от границы). Главным результатом теоретического анализа стало предсказание нового типа косвенного обменного взаимодействия между магнитными атомами в двумерном топологическом изоляторе. С одной стороны, оно напоминает аналогичное взаимодействие в металлах, а с другой – типично для полупроводников. Такое необычное сочетание определяет взаимодействие пар магнитных атомов, один из которых находится вблизи границы, а другой – вдали от нее. Несмотря на то, что прямого практического применения полученные результаты не имеют, они важны для дальнейшего исследования влияния магнитных атомов на распространение электрического тока вдоль границы двумерного топологического изолятора.
Российские исследователи рассмотрели взаимодействие магнитных атомов в том случае, когда они расположены недалеко от границы двумерного топологического изолятора. В частности, изучалось косвенное обменное взаимодействие между атомами марганца в двумерном топологическом изоляторе на основе квантовой ямы CdTe/HgTe/CdTe (тонкий слой теллурида ртути между пленок теллурида кадмия). Квантовые характеристики CdTe и HgTe различны, поэтому электроны не могут свободно перейти за пределы теллурида ртути, они как бы находятся на дне «ямы-ловушки», преодолеть границы которой можно лишь при наличии определенной энергии.
По словам Игоря Бурмистрова из ИТФ им. Л.Д. Ландау РАН и лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, специфика задачи состояла в том, что в зависимости от расположения магнитных атомов в топологическом изоляторе, они могут взаимодействовать как в проводнике (если оба находятся у границы) или как в полупроводнике (если оба находятся вдали от границы). Главным результатом теоретического анализа стало предсказание нового типа косвенного обменного взаимодействия между магнитными атомами в двумерном топологическом изоляторе. С одной стороны, оно напоминает аналогичное взаимодействие в металлах, а с другой – типично для полупроводников. Такое необычное сочетание определяет взаимодействие пар магнитных атомов, один из которых находится вблизи границы, а другой – вдали от нее. Несмотря на то, что прямого практического применения полученные результаты не имеют, они важны для дальнейшего исследования влияния магнитных атомов на распространение электрического тока вдоль границы двумерного топологического изолятора.
МФТИ
Комментарии читателей
