Это могло также привести к новым заявлениям, таким как переключение между отличающимися проводимостями.Исследователи HZB изучили прозрачные полупроводниковые фильмы, сделанные из преимущества, олова и сплава селена (PbSnSe), которые лакировались дополнительно с крошечными количествами висмута элемента. Эти полупроводники принадлежат новому классу материалов, названных топологическими изоляторами, материалы, которые проводят очень хорошо в их поверхностях, ведя себя как изоляторы внутренне. Допинг с 1-2-процентным висмутом позволил им наблюдать новый топологический переход фазы теперь.
Образец изменяется на конкретную топологическую фазу, которая также обладает собственностью сегнетоэлектричества. Это означает, что внешнее электрическое поле искажает кристаллическую решетку, тогда как с другой стороны, механические силы на решетке могут создать электрические поля.
Эффект может использоваться, чтобы развивать новую функциональность, которая является также представляющей интерес для возможного применения. Сегнетоэлектрические энергоемкие материалы используются в DVD и флэш-памяти, например. Электрическое напряжение перемещает атомы в кристалле, преобразовывая изоляционный материал в металлический.
Допинг висмута в фильмах PbSnSe, исследованных в HZB, служил волнением. Количество электронов в висмуте не подходит хорошо к периодическому расположению атомов в кристалле PbSnSe. «Крошечные изменения в строении атома дают начало захватывающим эффектам в этом классе материалов», объясняют исследователь HZB доктор Джейме Санчес-Баррига, научный руководитель, координирующий проект.
Следующие подробные анализы измерений, только одно заключение осталось: допинг висмута вызывает сегнетоэлектрическое искажение в решетке, которая также изменяет допустимые энергетические уровни электронов. «Эта проблема сохраняла нас озадаченными во время нескольких beamtimes, пока мы не воспроизвели научные результаты на совершенно новом наборе образцов», добавляет Санчес-Баррига. «Возможное применение могло возникнуть через сегнетоэлектрические фазы – которые не думались прежде. Проводимость без потерь электричества в топологических материалах может быть включена и выключена по желанию электрическими импульсами или механическим напряжением», объясняет профессор Оливер Рэдер, возглавьте отдел Материалы для Грина Спинтроникса в HZB.
Расследование было проведено в тесном сотрудничестве с исследователями от Йоханнеса-Кеплера-Универзитата Линц, кто также вырастил образцы. Парта С. Мандаль, который выполнил измерения на материальной системе как часть его диссертации, был поддержан Гельмгольцем Виртуальный Институт «Новые состояния вещества и их Возбуждения».