منذ 1970s، وقد اكتشف العلماء أن هذا المعدن الانتقال tellurides ZrTe5 وHfTe5 المقاومة - المعرض مجموعة واسعة الذروة في ملف تعريف درجة الحرارة، ودرجة الحرارة ذروتها واسعة قاعة تأثير العلوي والسفلي والناقل قياس الطاقة الحرارية الانشوده تحدث متغير. على الرغم من أن العديد من المجموعات البحثية قدمت دراسة هذه الخصائص النقل غريبة، ولكن كان مصدره دائما سؤال مفتوح. في الآونة الأخيرة، وصعود الدراسة أدت إلى اكتشاف الكم الطوبوغرافية الطوبوغرافية المواد عازل، ديراك شبه المعدنية، وشبه المعدنية وفايل مثل المواد مع الممتلكات الخاصة والبنية الإلكترونية التي تضم عددا كبيرا. ومع ذلك، فقد تم التأكيد على أن العوازل الطوبوغرافية ثنائية الأبعاد (الكم تدور قاعة عازل) نادرة للغاية، وأساسا أنه يتطلب يقتصر على عملية تصنيع معقدة إلى مواد اصطناعية مثل HgTe / تيل كد، وإيناس / GaSb الآبار الكم، وما شابه ذلك. لذلك، لإيجاد وتجميع فجوة الطاقة الكبيرة المرجوة من ثنائية الأبعاد المادية عازل الطوبوغرافية أهمية خاصة للبحوث الأساسية والتطبيقات عالية الأداء والإلكترونيات الدورانية. مؤخرا، توقعت الحسابات النظرية التي أحادي الطبقة ZrTe5 / HfTe5 فجوة الحزمة كبيرة المادي الكم تدور قاعة، هناك ميزة في حالة فتحة حماية الهيكل المادي. معظم ZrTe5 / HfTe5 الجسم العازلة قد تكون في قوة الحدود الطوبوغرافية، البينية تباعد النقصان، ZrTe5 / HfTe5 الانتقال عازل المحتمل من ضعيف إلى قوي طوبولوجيا عازل الطوبوغرافية، والمباعدة بين طبقة وانخفاض درجة الحرارة على الأرجح بسبب تحريض هذا التغيير طوبولوجيا المرحلة. تتنبأ النظرية التي ادت الى عدد كبير من الدراسات التجريبية على ZrTe5، ولكن الآراء طبيعتها الطوبوغرافية لا يزال مختلفة، غير حاسمة. ZrTe5 القياس المباشر التركيب الإلكتروني حلها زاوية عالية الدقة الضوئية الطيفي، المهم لفهم خصائص النقل الفريدة والخصائص الطبوغرافية.
معهد الفيزياء، أكاديمية الصينية للعلوم / المختبر الوطني بكين للفيزياء المواد المكثفة (رقائق) تشو مجموعة أبحاث Xingjiang، والمعهد الفني للفيزياء تشن تشونغ شو Zuyan مجموعة الدراسة يوم والتعاون مجموعة الدراسة، وضعت بنجاح في عام 2013 أول ليزر مقرها الدولي وVUV عالية الدقة الإلكترون الوقت الطاقة هروب الضوئية نظام التحليل الطيفي محلل-حل زاوية الليزر. النظام لديه مساحة الزخم ثنائي الأبعاد كشف في وقت واحد إلكترون معلومات التكوين، دقة عالية والطاقة والزخم، وانخفاض تأثير الجسم وتعزيز التأثيرات اللاخطية، وما إلى ذلك (الشكل 1).
الفريق وله الدكتوراه الباحث ليو قوه دونغ تشانغ يان وانغ شين لو، أستاذ مشارك يو لي، وهو طالب دكتوراه وباحث تشو Xingjiang Liangai جي، وهوانغ جيان وى وغيرها، وذلك باستخدام التحليل الطيفي الضوئية المذكور حلها عالية الدقة زاوية محلل الطاقة الإلكترون القائم على الليزر من زمن الرحلة التقنية والنظرية والتعاون بين الولاء للحزب أو جماعة ديزي نيه سيمين وباحث الدكتوراه Wenghong مينغ، وتشن Genfu للتعاون مع عينة الباحثين والدكتوراه تشاو Lingxiao، دراسة منهجية للهيكل الإلكترونية من ZrTe5 الكامل وتطور مع درجة الحرارة.
وقد وجدت نوعية البنية التي تم الحصول عليها تجريبيا ZrTe5 وفيرمي هيكل الفرقة الطاقة (FIG 2)، كبيرة ZrTe5 فيرمي سرعة (2-4 eV)، وتظهر تباين كبير. لاحظ هيكل الفرقة الأولى في وقت واحد نطاق التوصيل وعصابة التكافؤ، ودراسة تطورها مع درجة الحرارة (FIG 3). طاقة فيرمي عند درجة حرارة عالية من خلال عصابة التكافؤ لتشكيل حفرة من نوع فيرمي، كما يقلل من درجة الحرارة، وانتقلت الفرقة إلى الطاقة ملزمة عالية، إلى 135K، وانما في فيرمي نطاق التوصيل الطاقة المركزية وعصابة التكافؤ؛ درجة حرارة مواصلة خفض، ثم عبر نطاق التوصيل للطاقة فيرمي، سطح فيرمي يصبح نوع الإلكترونية. وتشير هذه النتائج إلى أن يسببها درجة حرارة التحول يفشيتز (FIG 4) في وجود ZrTe5. الانتقال والنقل خصائص يفشيتز تتوافق مباشرة ZrTe5 يفسر بطبيعة الحال تغير المقاومة التي تحدث في ذروة اسعة ZrTe5 نوع الناقل، ومقاومة درجة الحرارة ذروتها من أسفل.
وبالإضافة إلى ذلك، تم العثور على وجود فجوة الطاقة بين عصابة التكافؤ ونطاق التوصيل. كما يقلل من درجة الحرارة، وتقليل فجوة الطاقة، ودرجة الحرارة الحد الأدنى قياس لا يزال غير مغلق (FIG 3). والسطح وعدد وافر من الشقوق عينة ذات بعد واحد، لوحظ في هيكل الفرقة شبه أحد الأبعاد ومستوى فيرمي، على الأرجح المقابلة لطوبولوجيا الدولة حافة محمية بموجب نظرية يتوقع احد ZrTe5 (FIG 5). وتشير هذه النتائج إلى أن طبقة تباعد تتناقص مع انخفاض درجة الحرارة، ZrTe5 اتجاه الانتقال من ضعيف إلى قوي عازل الطوبوغرافية مؤشرات النقل. وينص ومع ذلك، حتى في أدنى درجة حرارة 2K، لا يلاحظ الفجوة الفرقة بين نطاق التوصيل وبقايا عصابة التكافؤ، وفجوة المقابلة سطح عازل الطوبوغرافية قوي وصف ديراك الفرقة خطية تشتت ZrTe5 تزال في عازل الطوبوغرافية ضعف الدولة .
وقد تم هذا العمل لأول مرة لاحظت في وجود أصل ZrTe5 يفشيتز التغير بفعل الحرارة، من أجل حل السلوك الشاذ النقل طويلة في حالة من الجدل. بالنظر أولا ثنائي الأبعاد ZrTe5 الدولة حافة أدلة الضوئية الطيفي، حل زاوية، الجزء الأكبر أوضح ZrTe5 الطبيعة الطوبوغرافية. العمل على تعزيز المزيد من البحوث والتطبيقات العملية الكم تدور قاعة تأثير والبحوث ذات الصلة الطوبوغرافية المرحلة الانتقالية، وتوفير المعلومات الهامة.
الدراسة، التي نشرت في المستقبل القريب - على "التواصل الطبيعي" . الأعمال ذات الصلة من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (11574367) بتمويل العلوم والتكنولوجيا (2013CB921700،2013CB921904،2015CB921300)، والأكاديمية الصينية للعلوم التجريبية B صندوق (XDB07020300) المشاريع.
الشكل 1: وقت ARPES نظام رحلة التحليلي عالية الدقة الإلكترون الليزر الطاقة
FIG 2: (ميلان) ZrTe5، الطائرة ميلان الهيكل شعرية، ميلان منطقة Brillouin الموافق الوجه. ميلان التشكل بعد طائرة الانقسام؛ (د) منحنى درجة الحرارة المقاومة ZrTe5؛ (EH) قياسها 195K من سطح فيرمي و100meV ZrTe5، 200 إلكترون فولت و 300 إلكترون فولت في الطاقة ملزمة من الطاقة السطحية ومثل؛ (IL) بنية مميزة قطع الفرقة، على التوالي الموافق التين 1-4 قطع (ز) في.
FIG 3: ZrTe5 التغيير الفرقة مع درجة الحرارة. (أ ب) X، Y الاتجاه الفرقة تطور مع درجة الحرارة؛ (ج) عند درجات حرارة مختلفة على نقطة من منحنى توزيع الطاقة (وEDC)، و(D) فرقة متفرعة (التكافؤ الفرقة) الحافة السفلى، على الحافة العلوية، وسيطة الطيف تشعبت الوزن الحد الأدنى مبلغ العلوي والسفلي الفرقة ثلاث وظائف، والتباين مع درجة الحرارة؛ الحواف العلوية والسفلية (ه) من الفرق بين فرع الفرقة الطاقة، والحافة العلوية للفرق الوزن وسطا بين الموقفين الطيفية من الحد الأدنى للمقدار التغير مع درجة الحرارة؛ (و) عند درجات حرارة مختلفة، وبين عصابة التكافؤ ونطاق التوصيل حجم فجوة الطاقة مباشرة.
FIG 4: ZrTe5 يفشيتز الناجم عن الحرارة المرحلة الانتقالية. سطح (أب) فيرمي و100meV ملزمة طاقة السطح الطاقة من التغييرات الأخرى مع درجة الحرارة؛ (CF2) عند درجات حرارة مختلفة، ومستوى فيرمي في و100meV الأسطح الطاقة وعبور منحنى التوزيع الزخم ل(MDC)؛ (ز) فيرمي حجم السطح مع درجة الحرارة التغييرات، والتغيرات الوزن الطيف السطحية (H) فيرمي مع درجة الحرارة؛ الفرق بين السطوح (ط) 100meV الطاقة في ذروة موقف تغييرين MDC مع درجة الحرارة؛ (ي) ZrTe5 ب الثوابت شعرية تتغير مع درجة الحرارة.
الشكل (5): (أ) المشقوق، ZrTe5 تضاريس سطح عينة من تصدع، السطوح الطاقة (قبل الميلاد) وسطح فيرمي في 50meV طاقة الربط؛ (د) (ب) من طاقة فيرمي في قطع 1-4 حركة التغيير الديمقراطي، قطع 1 (ه) (ب) من المناظرة - الطاقة هيكل الفرقة 4.
