美國能源部艾姆斯實驗室的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種控制三維拓?fù)浣^緣體表面導(dǎo)電性的方法，這種材料在自旋電子器件和量子計算中有潛在的應(yīng)用前景。三維拓?fù)浣^緣子是一種新興的材料，由于其表面具有獨特的電子導(dǎo)電態(tài)，且不受反向散射的影響，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

但托換和選擇性地控制它們在表面的高頻輸運，同時又不增加大塊材料的散射，仍然是一個挑戰(zhàn)。埃姆斯實驗室的研究人員利用超短中紅外和太赫茲脈沖，在不到一萬億分之一秒的時間內(nèi)，成功地分離和控制了鉍硒(Bi2Se3)三維拓?fù)浣^緣體的表面特性。該方法本質(zhì)上提供了一種新的“調(diào)諧旋鈕”，用于控制這類材料的受保護(hù)表面電導(dǎo)率。

博科園-科學(xué)科普：艾姆斯實驗室物理學(xué)家、愛荷華州立大學(xué)教授王季剛表示：我們相信，這項研究可以發(fā)展成一種表征和操縱這些材料的基準(zhǔn)方法，從而更好地理解和適應(yīng)這些材料在新量子技術(shù)中的應(yīng)用。在《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文《Bi2Se3中紅外和太赫茲脈沖驅(qū)動的拓?fù)湓鰪?qiáng)表面?zhèn)鬏數(shù)某焯幚怼愤M(jìn)一步討論了這一研究。三維拓?fù)浣^緣子中極薄表面的拓?fù)浔Ｗo(hù)輸運是量子科學(xué)技術(shù)的新突破。然而，如何從體積貢獻(xiàn)中分離和選擇性地控制表面螺旋自旋輸運仍然是一個挑戰(zhàn)。

使用中紅外和太赫茲(THz)光激發(fā)的排他內(nèi)帶躍遷，使超快操縱表面THz電導(dǎo)率在Bi2Se3。這種獨特的瞬態(tài)電子狀態(tài)的特征是頻率依賴性的載流子弛豫，這種弛豫可以直接將速度快于體積的表面通道與帶間激勵或減少體積摻雜的需要區(qū)分開來，而不產(chǎn)生任何并發(fā)。確定體積散射率和表面散射率之間的拓?fù)湓鰪?qiáng)比，即γBS /γSS ~ 3.80處于平衡狀態(tài)。超寬帶、波長選擇性泵浦可用于新興拓?fù)浒虢饘俚姆蛛x和控制與Weyl節(jié)點相連的受保護(hù)輸運。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:??艾姆斯實驗室

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-019-08559-6

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