二維二碲化鎢晶體的電輸運和極磁阻效應的研究

《二維二碲化鎢晶體的電輸運和極磁阻效應的研究》是依託蘇州科技大學，由姜昱丞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：二維二碲化鎢晶體的電輸運和極磁阻效應的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：姜昱丞
• 依託單位：蘇州科技大學

項目摘要

最近，在三維WTe2單晶塊材中發現了極大的磁阻效應，這一發現引起了世界範圍的廣泛關注。本項目擬在此基礎上利用理論和實驗的相關方法對二維二碲化鎢晶體的電輸運及極磁阻效應進行深入研究。首先，採用機械剝離法製備單層或多層二維二碲化鎢晶體,藉助透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡和顯微拉曼儀來等表征其基本性質。然後，在PPMS測試平台上考察二維二碲化鎢晶體的電輸運、磁阻及霍爾效應，從而得到遷移率、載流子濃度和霍爾係數等基本參數。改變樣品的層數，揭示材料物性從三維向二維的演變，同時探索可能發生的新現象。通過第一性原理計算分析極磁阻存在的結構基礎，並結合實驗結果，闡明二維二碲化鎢晶體的磁阻效應與電子結構之間的本質關係。本項目不僅為深入理解二碲化鎢晶體的極磁阻和量子輸運奠定基礎，更展示了它作為首個二維磁阻器件及新型電晶體的廣闊套用前景。

結題摘要

作為一種過渡族金屬硫族化合物，WTe2因其特殊的外爾半金屬能帶結構、極大的磁阻效應受到了廣泛的關注。在本研究之前，其拉曼光譜的表征及光對於樣品電子輸運的影響卻一直不清楚。我們通過機械剝離的方法製備了單層和多層的WTe2晶體薄片，先利用光學顯微鏡來分辨少層的樣品，然後再通過原子力顯微鏡（AFM）判斷層數及薄片厚度。拉曼光譜分析了不同層數的WTe2晶體薄片，探索了層數與拉曼峰位之間的對應關係，同時通過DFPT理論計算找到了所有拉曼峰位所對應光聲子振動模式。此外，我們還在綜合物性測量系統（PPMS）中對WTe2晶體的光電回響進行研究。在零磁場的情況下，不同於普通的半導體，光的加入會導致該樣品的電阻增大，這是一種反常的光電導現象。而當有磁場存在時，我們發現磁場可以調控光電導的符號，即強磁場下為正常光電導現象，而弱場下變為反常光電導。事實上，光的存在總是削弱WTe2的極磁阻效應，這很可能是由於光會破壞電子空穴間的數量平衡，而抑制了極磁阻效應的產生有關。通過對WTe2晶體進行霍爾效應的測量，驗證了以上對於其機理的解釋。本項目支持的研究不僅有利於加深對WTe2晶體結構的空間對稱性及載流子輸運特性的物理機理解釋，而且對設計具有電、磁、光等多功能一體化的新型器件也具有重要的指導意義。