[發明專利]三維拓撲絕緣體Bi2有效

申請號：	202010169319.2	申請日：	2020-03-12
公開（公告）號：	CN111239175B	公開（公告）日：	2021-04-27
發明（設計）人：	俞金玲;武文逸;程樹英;賴云鋒;鄭巧	申請（專利權）人：	福州大學
主分類號：	G01N23/2273	分類號：	G01N23/2273;G01N23/2202
代理公司：	福州元創專利商標代理有限公司 35100	代理人：	丘鴻超;蔡學俊
地址：	350108 福建省福州市***	國省代碼：	福建;35
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	三維拓撲絕緣體 bi base sub
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【權利要求書】：

1.一種三維拓撲絕緣體Bi₂Te₃上下表面態光致反常霍爾電流區分方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在（111）面的高阻單晶硅上，用分子束外延設備生長Bi₂Te₃樣品，然后在樣品表面通過電子束蒸發沉積一對點狀鈦金電極和一對條形鈦金電極；

步驟S2：對樣品進行X射線光電子能譜分析測試，記得到的XPS光譜為XPS1光譜；

步驟S3：將樣品放置在真空杜瓦瓶中；通過激光器發出激光依次通過起偏器、光彈性調制器以及杜瓦瓶窗口，垂直照射在樣品的幾何中心，即四個電極的中心位置；

步驟S4：將樣品左、右兩側的條形鈦金電極分別接直流電壓源的正、負極輸出端，通過計算機控制直流電壓源輸出一組從正到負的直流電壓，從而產生一組從正到負的縱向電場；步驟S3中的光照射在樣品上后產生光電流；從點狀鈦金電極采集光電流，然后依次輸入前置放大器和鎖相放大器，所述鎖相放大器的參考頻率為光彈性調制器的一倍頻工作頻率，鎖相放大器輸出的信號通過數據采集卡輸入計算機；測量這組縱向電場E下的光電流，即通過鎖相放大器提取出與光彈性調制器的一倍頻同頻率的光電流信號，記為I⁺；

步驟S5：將樣品右、左兩側的條形鈦金電極分別接直流電壓源的正、負極輸出端，即相較于步驟S4將兩條形鈦金電極的接線對調，通過計算機控制直流電壓源輸出一組從正到負的直流電壓，從而產生一組從正到負的縱向電場；步驟S3中的光照射在樣品上后產生光電流；從點狀鈦金電極采集光電流，然后依次輸入前置放大器和鎖相放大器，所述鎖相放大器的參考頻率為光彈性調制器的一倍頻工作頻率，鎖相放大器輸出的信號通過數據采集卡輸入計算機；測量這組縱向電場E下的光電流，即通過鎖相放大器提取出與光彈性調制器的一倍頻同頻率的光電流信號，記為I^-；

步驟S6：通過如下公式（1）提取光致反常霍爾電流I_PAHE：

I_PAHE = (I⁺－I^-)/2 （1）

I⁺對應的縱向電場和I^-對應的縱向電場的絕對值相等，但方向相反；記得到的光致反常霍爾電流I_PAHE隨縱向電場E的變化曲線為I_PAHE1；

步驟S7：對樣品進行氧化處理，然后對氧化后的樣品重復步驟S2~S6，記氧化后得到的XPS光譜為XPS2光譜，記氧化后得到的光致反常霍爾電流I_PAHE隨縱向電場E的變化曲線為I_PAHE2；

步驟S8：分別記XPS1、XPS2光譜中拓撲絕緣體的Bi元素的特征峰與Bi的氧化物的特征峰的強度比值分別為f_Bi1、f_Bi2，分別記XPS1、XPS2光譜中拓撲絕緣體的Te元素的特征峰與Te的氧化物的特征峰的強度比值分別為f_Te1、f_Te2，分別記I_PAHE1、I_PAHE2曲線的斜率分別為σ₁、σ₂；若氧化后f_Bi2和f_Te2的值相較于氧化前f_Bi1和f_Te1的值減小，且斜率σ₂相較于斜率σ₁減小，則判斷I_PAHE1和I_PAHE2都為上表面態的貢獻占主導；若氧化后f_Bi2和f_Te2的值相較于氧化前f_Bi1和f_Te1的值減小，且斜率σ₂相較于斜率σ₁出現反號，則判斷I_PAHE1為上表面態的貢獻占主導，而I_PAHE2為下表面態的貢獻占主導；若氧化后f_Bi2和f_Te2的值相較于氧化前f_Bi1和f_Te1的值減小，且斜率σ₂相較于斜率σ₁增大，則判斷I_PAHE1和 I_PAHE2都為下表面態的貢獻占主導。