Поверхневi та iнтерфейснi зони гетероструктури CdTe–HgTe–CdTe: докази металевостi
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.7.630Ключові слова:
поверхневi стани, DFT-розрахунки, HgTe–CdTe шариАнотація
Проведенi повнорелятивiстськi DFT розрахунки продемонстрували, що тонкi шари HgTe є металевими i зi збiльшенням товщини не можуть стати iзоляторами – анi звичайними, анi топологiчними. Варiацiї потенцiалу на iнтерфейсах CdTe–HgTe виявляються незначними порiвняно з тими, що на зовнiшнiх поверхнях плiвок CdTe–HgTe–CdTe, так що iнтерфейси насправдi не утворюють потенцiального колодязя. Показано, що iнтерфейснi зони плiвок CdTe–HgTe–CdTe розташованi набагато нижче EF, так що домiнуючий внесок у густину станiв на EF, а отже i на провiднiсть, забезпечується не станами iнтерфейсу, а поверхневими зонами всiєї шаруватої системи. Тому пропонується розглянути альтернативну iнтерпретацiю повiдомленої залежностi провiдностi системи вiд товщини, наприклад, можливу поверхневу сегрегацiю компонентiв або неминучi забруднення, що здається набагато бiльш реалiстичним, нiж iнтерпретацiя, заснована на концепцiї топологiчних iзоляторiв.
Посилання
K.V. Klitzing, G. Dorda, M. Pepper. New method for high-accuracy determination of the fine-structure constant based on quantized Hall resistance. Phys. Rev. Lett. 45, 494 (1980). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.45.494
C.L. Kane, E.J. Mele. Quantum spin Hall effect in graphene. Phys. Rev. Lett. 95, 226801 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.226801
L. Fu, C.L. Kane. Topological insulators with inversion symmetry. Phys. Rev. B 76, 045302 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045302
S. Murakami. Quantum spin Hall effect and enhanced magnetic response by spin-orbit coupling. Phys. Rev. Lett. 97, 236805 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.236805
B.A. Bernevig, S.-C. Zhang. Quantum spin Hall effect. Phys. Rev. Lett. 96, 106802 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.106802
B.A. Bernevig, T.L. Hughes, S.-C. Zhang. Quantum spin Hall effect and topological phase transition in HgTe quantum wells. Science 314, 1757 (2006).
https://doi.org/10.1126/science.1133734
M. K¨onig, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, T.L. Hughes, C.-X. Liu, X.-L. Qi, S.-C. Zhang. The quantum spin Hall effect: Theory and experiment. Science 318, 766 (2007).
https://doi.org/10.1126/science.1148047
X.-L. Qi, S.-C. Zhang. The quantum spin Hall effect and topological insulators. Physics Today 63, 33 (2010).
https://doi.org/10.1063/1.3293411
P. Sengupta, T. Kubis, Y. Tan, M. Povolotskyi, G. Klimeck. Design principles for HgTe based topological insulator devices. J. Appl. Phys. 114, 043702 (2013).
https://doi.org/10.1063/1.4813877
S. K¨ufner, F. Bechstedt. Topological transition and edge states in HgTe quantum wells from fi rst principles. Phys. Rev. B 89, 195312 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.195312
J.-W. Luo, A. Zunger. Design principles and coupling mechanisms in the 2D quantum well topological insulator HgTe/CdTe. Phys. Rev. Lett. 105, 176805 (2010).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.176805
J. Anversa, P. Piquini, T.M. Schmidt. First-principles study of HgTe/CdTe heterostructures under perturbations preserving time-reversal symmetry. Phys. Rev. B 90, 195311 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.195311
C. Br¨une, C.X. Liu, E.G. Novik, E.M. Hankiewicz, H. Buhmann, Y.L. Chen, X.L. Qi, Z.X. Shen, S.C. Zhang, L.W. Molenkamp. Quantum Hall eff ect from the topological surface states of strained bulk HgTe. Phys. Rev. Lett. 106, 126803 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.126803
X. Gonze, J.-M. Beuken, R. Caracas, F. Detraux, M. Fuchs, G.-M. Rignanese, L. Sindic, M. Verstraete, G. Zerah, F. Jollet, M. Torrent, A. Roy, M. Mikami, Ph. Ghosez, J.-Y. Raty, D.C. Allan. First-principles computation of material properties: The ABINIT software project. Comput. Mat. Sci. 25, 478 (2002).
https://doi.org/10.1016/S0927-0256(02)00325-7
N. Troullier, J.L. Martins. Effi cient pseudopotentials for plane-wave calculations. Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.1993
S. Goedecker, M. Teter, J. Hutter. Separable dual-space Gaussian pseudopotentials. Phys. Rev. B 54, 1703 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.1703
N. Berchenko, M.V. Pashkovskii. Mercury telluride - a zero-gap semiconductor. Usp. Fiz. Nauk 119 (6), 223 (1976).
https://doi.org/10.3367/UFNr.0119.197606b.0223
N. Orlowski, J. Augustin, Z. Go lacki, C. Janowitz, R. Manzke. Direct evidence for the inverted band structure of HgTe. Phys. Rev. B 61, R5058(R) (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.R5058
K.-U. Gawlik, L. Kipp, M. Skibowski, N. Or lowski, R. Manzke. HgSe: Metal or semiconductor? Phys. Rev. Lett. 78, 3165 (1997). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3165
C. Janowitz, N. Orlowski, R. Manzke, Z. Golacki. On the band structure of HgTe and HgSe - view from photoemission. J. of Alloys and Compounds 328, 84 (2001). https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01350-0
I.N. Yakovkin, P.A. Dowben. The problem of the band gap in LDA calculations. Surf. Rev. Lett. 14, 481 (2007). https://doi.org/10.1142/S0218625X07009499
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
