Автореферат (1150476), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При помощи измерений ФЭС остовныхуровней удалось выявить различия в кристаллической структуре двухматериалов. Так, соединение PbBi2Te2Se2 представляет собой наборсемислойных блоков, разделенным ван-дер-Ваальсовым промежутком, а вPbBi4Te4Se3семислойныеблокичередуютсяспятислойными.Экспериментальные ФЭСУР дисперсионные зависимости демонстрируютналичие конуса Дирака на поверхности обоих материалов, однако положениеточек Дирака оказывается разным. Более того, на поверхности соединенияPbBi4Te4Se3 обнаружены два конуса Дирака с различной энергией связи ипространственной локализацией, что удалось объяснить присутствием двухтеррас с различной терминацией после скола образца в вакууме.14В последней части главы проводится анализ перестройки поверхностныхслоев 3D топологического изолятора Bi2Te2.4Se0.6, при прогреве образца до 400°C.
При помощи сканирующей туннельной микроскопии выявлено что послепрогрева образца с поверхности Bi2Te2.4Se0.6 испаряются атомы Te и Se иформируются островки бислоя висмута. Данные ФЭС остовных уровнейподтверждают образование Bi бислоя. Исследование поверхностнойэлектронной структуры показало разрушение конуса Дирака после прогреваобразца и наличие новых состояний двух типов. Первые имеют дырочныйхарактер и относятся к состояниям Bi бислоя, а вторые, электроноподобные,могут быть отнесены к состояниям одного пятислойного блока, отделенного отобъема образца вследствие трансформации поверхности.
Выявлена спиноваяполяризация обоих типов состояний и эффекты спин-зависимой гибридизациимежду ними.В Заключении приводятся основные выводы диссертации.В работе представлены результаты экспериментального исследованияэлектронной и спиновой структуры систем на основе графена и топологическихизоляторов. В качестве таких систем были выбраны два класса материалов –графен, контактирующий с тяжелыми металлами (Pb, Ir, Pt), и двух- итрехмерные топологические изоляторы с различным составом. Анализпроводился с точки зрения возможности управления уникальной структуройДираковского конуса в этих системах и с целью эффективного применения вустройствах спинтроники и квантовых компьютеров.Предложены и отработаны методики CVD синтеза графена на Pt(111) сразличными кристаллографическими ориентациями и интеркаляции Pb и Ptатомов под графен на Pt(111) и Ir(111). При помощи ДМЭ и РФЭС детальноизучена кристаллическая структура графена и интеркалированных слоев Pb и Ptна подложках Pt и Ir, соответственно.
На основе ФЭСУР данныхпродемонстрировано наличие конуса Дирака в графене на подложках Pt(111),Pt/Ir(111) и Pb/Pt(111), при этом в зависимости от подложки выявлено различноеположение точек Дирака и типа проводимости графена. Обнаружены эффектыгибридизации состояний подложки и графена, приводящие к модификацииспиновой структуры конуса Дирака. В системах графен на Pt(111) и Pt/Ir(111)спин-зависимая гибридизация приводит к расщеплению состояний графена,зависящему от волнового вектора.
В системе графен на Pb/Pt(111) выявленазапрещенная зона между π и π* состояниями, причем анализ спиновойструктуры указывает на спин-орбитальный характер сформированнойзапрещенной зоны.Путем экспериментального исследования дисперсионных состоянийвалентной зоны в соединениях Bi2Te2.4Se0.6, PbBi2Te2Se2 и PbBi4Te4Se3 выявленоналичие конуса Дирака, причем положение точек Дирака оказалось различнымдля разных материалов. При помощи спин-разрешенной фотоэмиссиипродемонстрирована спиновая поляризация конуса Дирака, и ее геликоидальныйхарактер. На основании полученных данных сделан вывод о том, что данныесоединения являются трехмерными топологическими изоляторами. При15прогреве 3D топологического изолятора Bi2Te2.4Se0.6 методом СТМ выявленаперестройка поверхностных слоев и формирование островков бислоя висмута наповерхности. Анализ ФЭСУР данных системы после прогрева подтвердилналичие дырочных состояний бислоя Bi.Цитированная литература[1] A.
K. Geim, K. S. Novoselov. The rise of graphene // Nature materials. — 2007. —Vol. 6. — P. 183.[2] Kane C. L., Mele E. J. Quantum spin Hall effect in graphene // Phys. Rev. Lett. —Z2005. Z— Vol. 95. Z— P. 226801.[3] Hsieh D., Qian D., Wray L., Xia Y., Hor Y. S., Cava R. J., Hasan M. Z. A topologicalDirac insulator in a quantum spin Hall phase // Nature. Z— 2008. Z— Vol. 452. Z— P. 970.[4] Liu Z., Liu C.-X., Wu Y.-S., Duan W.-H., Liu F., Wu J. Stable nontrivial Z2 topologyin ultrathin Bi (111) films: A first-principles study // Phys.
Rev. Lett. —Z 2011. Z— Vol. 107.—Z P. 136805.[5] Marchenko D., Sanchez-Barriga J., Scholz M. R., Rader O., Varykhalov A. Spinsplitting of Dirac fermions in aligned and rotated graphene on Ir(111) // Phys. Rev. B. —Z2013. —Z Vol. 87. —Z P. 115426.Список публикаций по теме диссертации[A1] Shikin A.
M., Klimovskikh I. I., Eremeev S. V., Rybkina A. A., Rusinova M. V.,Rybkin A. G., Zhizhin E. V., Sanchez-Barriga J., Varykhalov A., Rusinov I. P., Chulkov E.V., Kokh K. A., Golyashov V. A., Kamyshlov V., Tereshchenko O. E. Electronic and spinstructure of the topological insulator Bi2Te2.4Se0.6 // Phys. Rev. B — 2014. — Vol. 89. — P.125416[A2] Klimovskikh I. I., Tsirkin S. S., Rybkin A. G., Rybkina A. A., Filianina M.
V.,Zhizhin E. V., Chulkov E. V., Shikin A. M. Nontrivial spin structure of graphene on Pt(111)at the Fermi level due to spin-dependent hybridization // Phys. Rev. B — 2014. — Vol. 90.— P. 235431.[A3] Klimovskikh I. I., Vilkov O., Usachov D. Yu., Rybkin A. G., Tsirkin S. S., FilianinaM. V., Bokai K., Chulkov E. V., Shikin A. M. Variation of the character of spin-orbitinteraction by Pt intercalation underneath graphene on Ir(111) // Phys. Rev.
B — 2015. —Vol. 92. — P. 165402.[A4] Klimovskikh I. I., Otrokov M. M., Voroshnin V. Y., Sostina D., Petaccia L., Di SantoG., Thakur S., Chulkov E. V., Shikin A. M. SpinZ-orbit coupling induced gap in graphene onPt(111) with intercalated Pb monolayer // ACS Nano — 2017. — Vol. 11. — P. 368.[A5] Филянина М.В., Климовских И.И., Еремеев С.В., Рыбкина А.А., Рыбкин А.Г.,Жи- жин Е.В., Петухов А.Е., Русинов И.П., Kox K.A., Чулков Е.В., Терещенко О.Е.,Шикин А.М. Особенности электронной, спиновой и атомной структурытопологического изолятора Bi2Te2.4Se0.6 // Физика Твердого Тела — 2016. — Т. 58.
—С. 754..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
