[發明專利]產生量子化反常霍爾效應的方法

有效

• 申請號: 201210559522.6
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103000804A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 薛其坤;何珂;馬旭村;陳曦;王立莉;王亞愚;呂力;常翠祖;馮硝
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

1.一種產生量子化反常霍爾效應的方法，包括：

在絕緣基底上制備厚度為3QL至5QL的拓撲絕緣體量子阱薄膜；

在制備該拓撲絕緣體量子阱薄膜的同時對該拓撲絕緣體量子阱薄膜摻雜第一元素與第二元素，形成磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜，該第一元素與該第二元素在該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜中分別引入空穴型載流子與電子型載流子，使該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜中載流子濃度載流子濃度降到1×10¹³cm^-2以下，該第一元素與該第二元素中的一種對該拓撲絕緣體量子阱薄膜進行磁性摻雜；以及

對該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜施加場電壓使載流子濃度進一步降低至實現量子化反常霍爾效應。

2.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，當該絕緣基底在溫度小于或等于10開爾文下的介電常數大于5000時，該場電壓僅通過背柵電極施加，該背柵電極設置在該絕緣基底遠離該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜的表面。

3.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，該絕緣基底為鈦酸鍶基底。

4.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜的材料由化學式Cr_y(Bi_xSb_1-x)_2-yTe₃表示，其中0<x<1，0<y<2，且x與y的值選擇為使鉻在該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜中引入的空穴型載流子與鉍在該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜中引入的電子型載流子基本相互抵消。

5.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，0.05<x<0.3，0<y<0.3，且1:2<x:y<2:1。

6.如權利要求5所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，2:3≤x:y≤25:22。

7.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜的厚度為5QL。

8.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，在實現量子化反常霍爾效應時該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜的反常霍爾電阻為25.8kΩ。

9.如權利要求1所述的產生量子化反常霍爾效應的方法，其特征在于，該場電壓通過液體柵極施加，該液體柵極設置在該磁性摻雜拓撲絕緣體量子阱薄膜遠離該絕緣基底的表面。