[發明專利]具有量子化反常霍爾效應的材料和由其形成的霍爾器件

在審

• 申請號: 201610291358.3
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105702854A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 歐云波;郭建東
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/06
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

1.一種具有量子化反常霍爾效應的材料，包括：

拓撲絕緣體基材；

摻雜到所述拓撲絕緣體基材中的第一元素，所述第一元素引入電子型載 流子；以及

摻雜到所述拓撲絕緣體基材中的第二元素和第三元素，所述第二元素和 所述第三元素每個引入空穴型載流子和磁性，從而形成雙磁性摻雜拓撲絕緣 體。

2.如權利要求1所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述拓 撲絕緣體基材包括Sb₂Te₃，所述第一元素包括Bi，所述第二元素包括從Cr、 Ti、Fe、Mn和V中選擇的一種元素，所述第三元素包括從Cr、Ti、Fe、Mn 和V中選擇的另一種元素。

3.如權利要求2所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述第 一元素、所述第二元素和所述第三元素以代替Sb位置的方式摻雜。

4.如權利要求2所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述第 一元素引入的電子型載流子濃度與所述第二元素和所述第三元素引入的空 穴型載流子濃度基本相互抵消。

5.如權利要求2所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述材 料具有1×10¹³cm^-2以下的載流子濃度。

6.如權利要求2所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述第 二元素包括V，所述第三元素包括Cr，所述材料由化學式 (Cr_yV_1-y)_z(Bi_xSb_1-x)_2-zTe₃表示，其中0<x<1，0<y<1，0<z<2。

7.如權利要求6所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中， 0.40<x<0.48，0.14<y<0.17，0.18<z<0.20。

8.如權利要求6所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述材 料沉積在絕緣基板上，并且形成為具有3至7QL的厚度。

9.如權利要求8所述的具有量子化反常霍爾效應的材料，其中，所述絕 緣基板包括SrTiO₃。

10.一種霍爾器件，包括由權利要求1至9中的任一項所述的具有量子 化反常霍爾效應的材料形成的元件。