Cyclotron resonance induced photocurrents and opto-electronic characterization of 2D and 3D topological insulators

回旋共振引起的光电流以及 2D 和 3D 拓扑绝缘体的光电表征

• 批准号: 238036631
• 负责人: Professor Dr. Sergey Ganichev
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Experimentelle und Angewandte Physik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2012-12-31 至 2016-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/238036631?language=en
• 关键词: Cyclotron; resonance; induced; photocurrents; opto

Das langfristige Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Terahertz/Mikrowellenstrahlung induzierten, nichtlinearen, hochfrequenten (HF) Elektronentransports in 2D und 3D topologischen Isolatoren (TI), welche neue Möglichkeiten für die Erforschung des topologischen Verhaltens von Dirac Fermionen (DF) eröffnet. Die anstehende Phase des Projektes soll einen Einblick in die Natur von mehreren Phänomenen, die im Rahmen der ersten Phase beobachtet wurden, geben. Dabei handelt es sich um zyklotronresonanzinduzierte Photoströme; nichtresonante Magnetophotogalvanik; Quanten-Magneto-Oszillationen des Photostromes, Photogalvanik und den Photon Drag Effekt in Oberflächenzuständen und Randkanälen der verschiedenen TI. Da es sich um ein neues Feld handelt, sollen diese Phänomene sowohl experimentell als auch theoretisch untersucht werden. Wir erwarten als Resultat grundlegende Informationen über den Spin- und den Ladungstransport in TI zu gewinnen. Die Kenntnisse die wir bereits erlangt haben und die Resultate aus der zweiten Phase sollen für eine optoelektronische Charakterisierung von bekannten sowie neuartigen TI Systemen benutzt werden. Die Untersuchung von terahertzinduzierten Photoströmen in TI stellt ein effizientes Werkzeug dar um den Elektrontransport und das Energiespektrum zu analysieren. Damit können schwache Einflüsse der Spin-Bahn-Wechselwirkung, zu denen unter anderem der Rashba- und der Dresselhaus-Effekt gehören erforscht werden. Weiterhin können die Zyklotronmasse und die Fermigeschwindigkeit von Dirac-Fermionen als Funktion der Ladungsträgerdichte bestimmt und die Orientierung der Oberflächendomänen analysiert werden. Schließlich kann man die Beweglichkeit von Dirac-Fermionen einschätzen und darüber hinaus einen Zugang zu den Impuls-, Spin- und Energierelaxationsprozessen erhalten. Wie unsere vorherigen Untersuchungen zeigen, sind diese Phänomene insbesondere geeignet die elektronische Struktur der 3D TI zu analysieren, da sie eine selektive elektrische Antwort von topologischen Zuständen, angeregt durch das elektrische HF Feld, geben. Somit können die topologischen Oberflächenzustände auch in Materialien mit hoher Volumenladungsträgerdichte, in denen parallele leitende Kanäle die Analyse herkömmlicher Transportexperimente behindern, untersucht werden. Die Selektivität beruht zum einen auf Symmetrieargumenten, die in den meisten 3D TI eine Antwort des Volumenmaterials verbieten und zum anderen, auf der besonderen Lage der Zyklotronresonanz. Ein wichtiges Ziel des Projektes ist es neben etablierten TI Materialien auch neue TI zu charakterisieren und somit die technologischen Gruppen in der Wachstumsoptimierung zu unterstützen. Im Rahmen des Projektes planen wir verschiedene Arten von TI Materialien zu untersuchen: 3D und 2D HgTe-basierte TI, Bi1-xSbxTe 3D TI, type II InAsA/GaSb Quantentöpfe, Pb1-xSnxSe 3D TI mit großem x, Bi14Rh3I9 Einzelkristallen, Beta-Bi4I4 3D starke TI und den elementaren TI alpha-Sn auf InSb(001).

项目的语言是太赫兹/微声辐射、非线性、高频率 (HF)费米宁 (DF) eröffnet。 Oberflächenzuständen 和 Randkanälen der verschiedenen TI 中的量子磁振荡、光电镀和光子拖曳效应。 erwarten als Resultat grundlegende Informationen über den Spin- und den Ladungstransport in TI zu gewinnen.韦尔登贝努茨特Rashba- 和 der Dresselhaus-Effekt gehören erforscht werden。狄拉克-费米奥恩的行为可能会导致冲动、旋转和能量放松过程的停止。 Somit können die Oberflächenzustände auch in Materialien mit hoher Volumenladungsträgerdichte，in denen paralle leitende Kanäle die 分析她的运输实验背后，untersucht werden。 Im Rahmen des Projektes planen wir verschiedene Arten von TI Materialien以下：3D 和 2D HgTe-basierte TI、Bi1-xSbxTe 3D TI、II 型 InAsA/GaSb Quantentöpfe、Pb1-xSnxSe 3D TI mit großem x、Bi14Rh3I9 Einzelkristallen、Beta-Bi4I4 3D starke TI 和 den elementaren TI α-Sn auf InSb(001)。