[发明专利]一种区分拓扑绝缘体Sb2

说明书

本发明涉及一种区分拓扑绝缘体Sb₂Te₃的圆偏振光致电流和光子拽曳电流的方法。该方法的技术方案为，用1064nm的激光通过起偏器和四分之一波片后照射在样品上，通过转动四分之一波片产生周期变化的偏振光，产生的光电流通过拟合提取出圆偏振激光产生的光电流。测量不同正负入射角下的圆偏振激光产生的光电流，利用圆偏振光致电流和光子拽曳电流的偶函数分量具有不用的奇偶对称性，以及利用圆偏振光致电流和光子拽曳电流的奇函数分量对入射角的不同依赖关系，将圆偏振光致电流和光子拽曳电流进行区分。本发明测量结果准确，十分简单易行，成本低廉，有利于日后推广应用。

技术领域

本发明涉及自旋电子学领域，特别是一种区分拓扑绝缘体Sb₂Te₃的圆偏振光致电流和光子拽曳电流的方法。

背景技术

拓扑绝缘体由于其具有奇异的物理性质以及在量子计算、自旋电子学等领域的潜在应用前景，受到人们的广泛关注。Sb₂Te₃是一种新型的三维拓扑绝缘体。其表面态是完全极化的狄拉克电子态，且其自旋和动量的方向是锁定的。这种表面态能够极大的抑制非磁性杂质的散射，因此，其表面电子具有非常高的电子迁移率。这使得表面态在新型电子器件和量子计算等领域具有非常好的应用前景。

圆偏振光致电流技术(记为CPGE)是一种研究拓扑绝缘体表面态的十分有效的手段。因为，通常的拓扑绝缘体由于本身的缺陷或者环境的掺杂，导致其体态并不是绝缘的，从而测得的电流信号也含有体态电子的贡献，从而难以将表面态的信号提前出来。而CPGE却可以将表面态的信号分离出来，这是因为表面态属于C_3v点群对称性，而体态属于D_3d点群对称性，而CPGE只会在C_3v点群对称的系统中产生。因此，CPGE是一种研究拓扑绝缘体表面态的有效手段。

然而，现在的问题是，在CPGE的测量过程中，还会混入另一种圆偏振光引起的光电流信号，即光子拽曳电流信号(记为CPDE信号)。 CPDE信号具有与CPGE信号完全不同的物理起源，CPDE是指圆偏振光子将自己的平移动量传递给电子而产生的电流。在D_3d和C_3v对称性的体系中都会产生CPDE电流。而CPGE电流的产生起源于光学跃迁中角动量守恒使得光子的角动量转化为光生载流子的平移运动。它只会在C_3v对称性的体系中产生，而不会在D_3d对称性的体系中产生。在实际的测量中，由圆偏振光激发产生的光电流中，通常含有CPGE 和CPDE这两个成分，但是，目前还没有一种有效的手段对其进行区分。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种区分拓扑绝缘体Sb₂Te₃的圆偏振光致电流和光子拽曳电流的方法，实现方便，成本低，测量结果准确。

本发明采用以下方案实现：一种区分拓扑绝缘体Sb₂Te₃的圆偏振光致电流和光子拽曳电流的方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取拓扑绝缘体Sb₂Te₃样品，并在所述拓扑绝缘体Sb₂Te₃样品上用磁控溅射生长10nm的钛电极；用电子束蒸发镀100nm的金电极，所述钛电极与所述金电极形成边长为0.5mm的正方形电极，所述钛电极与所述金电极的电极间距约为2.5mm；

步骤S2：采用1064nm的激光作为激发光源即入射激光，所述入射激光通过斩波器、起偏器和四分之一波片照射在步骤S1中样品上所述钛电极与金电极连线中点的位置；所述入射激光光斑直径小于两电极间距；