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Topological Proximity-induced Dirac Fermion in Two-dimensional Antimonene
在二維銻烯中因拓樸鄰近效應中引致的狄拉克費米態
Shu Hsuan Su, Pei-Yu Chuang, Hsin-Yu Chen, Shih-Chang Weng, Wei-Chuan Chen, Ku-Ding Tsuei, Chao-Kuei Lee, Shih-Hsun Yu, Mitch Ming-Chi Chou, Li-Wei Tu, Horng-Tay Jeng, Chien-Ming Tu, Chih-Wei Luo, Cheng-Maw Cheng*, Tay-Rong Chang* and Jung-Chun Andrew Huang*
2022/01/22
在發展二維材料的過程中，銻烯一直被視為是未來應用至次世代電晶體與光電元件的重要材料，而拓樸絕緣體則被視為是開發自旋電子元件的關鍵角色之一。過去在研究拓樸絕緣體與其他材料所建構的奈米結構，多集中在金屬、超導體與拓樸絕緣體介面因拓樸鄰近效應所引發的奇異物理現象，但對於半導體與拓樸絕緣體所形成的奈米結構，雖然早已有理論預期會引發整個新系統的拓樸化，但受限於實驗技術與薄膜成長的困難，一直未能有更深入的探討。本工作中，我們利用角解析光電子能(ARPES)譜與掃描式電子穿隧顯微鏡(STM)，用氫蝕刻法成長了大面積銻烯與銻化碲拓樸絕緣體的奈米結構，並成功觀察到半導體與拓樸絕緣體的奈米異質結構中，能帶演化的行為，在與第一原理計算結果相比較，我們發現本質為半導體的銻烯，會因為拓樸鄰近效應而引致整個奈米結構重新拓樸化，並且使得原本存在於拓樸絕緣體的拓樸態，能帶的自旋極化方向產生改變。此特殊的行為，為科學家未來研究量子自旋霍爾效應，以及建構自旋電子元件，給出了一個重要的方向。