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拓扑绝缘体Bi2Te3的热膨胀系数研究

李平原 陈永亮 周大进 陈鹏 张勇 邓水全 崔雅静 赵勇

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拓扑绝缘体Bi2Te3的热膨胀系数研究

李平原, 陈永亮, 周大进, 陈鹏, 张勇, 邓水全, 崔雅静, 赵勇

Research of thermal expansion coefficient of topological insulator Bi2Te3

Li Ping-Yuan, Chen Yong-Liang, Zhou Da-Jin, Chen Peng, Zhang Yong, Deng Shui-Quan, Cui Ya-Jing, Zhao Yong
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  • 利用低温X射线衍射研究了Bi2Te3晶体的线热膨胀系数. 结果表明:拓扑绝缘体Bi2Te3晶体的线热膨胀系数||和表现为各向异性,并遵从不同的温度依赖关系. 反映a-a平面内的膨胀系数在较宽的温区内服从Debye关系,而反映垂直于a-a平面方向的膨胀系数||在100 K左右就开始出现与Debye模型在定性上的差别. 利用Debye模型并结合Bi2Te3晶体的面内和层间原子之间的键合特性对||和所表现出的不同温度依赖特性进行了解释.
    Topological insulator Bi2Te3 crystals were grown and their thermal expansion was studied with X-ray diffraction at various temperatures. It was shown that the linear thermal expansion coefficients, || and , which reflect, respectively, the thermal expansion within and out-off a-a plane of the Bi2Te3 crystal, exhibit quite different temperature dependent features. The obeys the Debye law in a relatively wide temperature range, while || deviates qualitatively from the Debye law at 100 K. Possible mechanisms behind the observed phenomena were explained using the crystal structure and the bonding features between the atoms in Bi2Te3 crystal.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11104224,11004162,51271155)、高等学校博士学科点专项科研基金新教师类课题(批准号:20110184120029)和四川省科技计划项目(批准号:2011JY0031,2011JY0130)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11104224, 11004162, 51271155), the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20110184120029), and the Science Foundation of Sichuan Province, China (Grant Nos. 2011JY0031, 2011JY0130).
    [1]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [2]

    Ding Y, Shen J, Pang Y, Liu G T, Fan J, Ji Z Q, Yang C L, L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 167401 (in Chinese)[丁玥, 沈洁, 庞远, 刘广同, 樊洁, 姬忠庆, 杨昌黎, 吕力 2013 物理学报 62 167401]

    [3]

    Li X G, Zhang G F, Wu G F, Chen H, Dimitrie C, Zhang Z Y 2013 Chin. Phys. B 22 097306

    [4]

    Guo J H, Qiu F, Zhang Y, Deng H Y, Hu G J, Li X N, Y G L, Dai N 2013 Chin. Phys. Lett. 30 106801

    [5]

    Wei P, Li K, Feng X, Ou Y B, Zhang L G, Wang L L, He K, Ma X C, Xue Q K 2014 Acta Phys. Sin. 63 027303 (in Chinese)[韦庞, 李康, 冯硝, 欧云波, 张立果, 王立莉, 何珂, 马旭村, 薛其坤 2014 物理学报 63 027303]

    [6]

    Bernevig B A, Hughes T L, Zhang S C 2006 Science 314 1757

    [7]

    Qi X L, Hughes T L, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 78 195424

    [8]

    Yu R, Zhang W, Zhang H J, Dai X, Fang Z 2011 Science 329 5987

    [9]

    Li Y Y, Wang W, Zhu G, Xue Q K 2010 Adv. Mater. 22 36

    [10]

    Chen X, Ma X C, He K, Jia J F, Xue Q K 2011 Adv. Mater. 23 9

    [11]

    Qi X L, Zhang S C 2010 Phys. Today 63 33

    [12]

    Yu R, Zhang W, Zhang H Z, Zhang S C, Dai X, Fang Z 2010 Science 329 61

    [13]

    Qi X L, Hughes T L, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 78 195424

    [14]

    Chen Y L, Analytis J G, Chu J H, Liu Z K, Mo S K, Qi X L, Zhang H J, Lu D H, Dai X, Fang Z, Zhang S C, Fisher I R, Hussain Z, Shen Z X 2009 Science 325 178

    [15]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [16]

    Chen X, Zhou H D, Kiswandhi A, Miotkowski I, Chen Y P, Sharma P A, Lima Sharma A L, Hekmaty M A, Smirnov D, Jiang Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 261912

    [17]

    Dutta P, Bhoi D, Midya A, Khan N, Mandal P, Samatham S, Ganesan V 2012 Appl. Phys. Lett. 100 251912

    [18]

    Jenkins J O, Rayne J A, Ure R W 1972 Phys. Rev. B 5 3171

    [19]

    Huang B L, Kaviany M 2008 Phys. Rev. B 77 125209

    [20]

    Grneisen E 1912 Ann. Phys. 39 257

    [21]

    Choy C L, Wong S P, Young K 1984 Phys. Rev. B 29 1741

    [22]

    Pavlova L M, Shtern Yu I, Mironov R E 2011 High Temperature 49 369

    [23]

    Gibbons T G 1973 Phys. Rev. B 7 1410

  • [1]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [2]

    Ding Y, Shen J, Pang Y, Liu G T, Fan J, Ji Z Q, Yang C L, L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 167401 (in Chinese)[丁玥, 沈洁, 庞远, 刘广同, 樊洁, 姬忠庆, 杨昌黎, 吕力 2013 物理学报 62 167401]

    [3]

    Li X G, Zhang G F, Wu G F, Chen H, Dimitrie C, Zhang Z Y 2013 Chin. Phys. B 22 097306

    [4]

    Guo J H, Qiu F, Zhang Y, Deng H Y, Hu G J, Li X N, Y G L, Dai N 2013 Chin. Phys. Lett. 30 106801

    [5]

    Wei P, Li K, Feng X, Ou Y B, Zhang L G, Wang L L, He K, Ma X C, Xue Q K 2014 Acta Phys. Sin. 63 027303 (in Chinese)[韦庞, 李康, 冯硝, 欧云波, 张立果, 王立莉, 何珂, 马旭村, 薛其坤 2014 物理学报 63 027303]

    [6]

    Bernevig B A, Hughes T L, Zhang S C 2006 Science 314 1757

    [7]

    Qi X L, Hughes T L, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 78 195424

    [8]

    Yu R, Zhang W, Zhang H J, Dai X, Fang Z 2011 Science 329 5987

    [9]

    Li Y Y, Wang W, Zhu G, Xue Q K 2010 Adv. Mater. 22 36

    [10]

    Chen X, Ma X C, He K, Jia J F, Xue Q K 2011 Adv. Mater. 23 9

    [11]

    Qi X L, Zhang S C 2010 Phys. Today 63 33

    [12]

    Yu R, Zhang W, Zhang H Z, Zhang S C, Dai X, Fang Z 2010 Science 329 61

    [13]

    Qi X L, Hughes T L, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 78 195424

    [14]

    Chen Y L, Analytis J G, Chu J H, Liu Z K, Mo S K, Qi X L, Zhang H J, Lu D H, Dai X, Fang Z, Zhang S C, Fisher I R, Hussain Z, Shen Z X 2009 Science 325 178

    [15]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [16]

    Chen X, Zhou H D, Kiswandhi A, Miotkowski I, Chen Y P, Sharma P A, Lima Sharma A L, Hekmaty M A, Smirnov D, Jiang Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 261912

    [17]

    Dutta P, Bhoi D, Midya A, Khan N, Mandal P, Samatham S, Ganesan V 2012 Appl. Phys. Lett. 100 251912

    [18]

    Jenkins J O, Rayne J A, Ure R W 1972 Phys. Rev. B 5 3171

    [19]

    Huang B L, Kaviany M 2008 Phys. Rev. B 77 125209

    [20]

    Grneisen E 1912 Ann. Phys. 39 257

    [21]

    Choy C L, Wong S P, Young K 1984 Phys. Rev. B 29 1741

    [22]

    Pavlova L M, Shtern Yu I, Mironov R E 2011 High Temperature 49 369

    [23]

    Gibbons T G 1973 Phys. Rev. B 7 1410

  • [1] 贾亮广, 刘猛, 陈瑶瑶, 张钰, 王业亮. 单层二维量子自旋霍尔绝缘体1T'-WTe2研究进展. 物理学报, 2022, 71(12): 127308. doi: 10.7498/aps.71.20220100
    [2] 易恩魁, 王彬, 沈韩, 沈冰. 轴子拓扑绝缘体候选材料层状\begin{document}${\bf{Eu}}_{ 1- x}{\bf{Ca}}_{ x}{\bf{In}}_{\bf2}{\bf{As}}_{\bf2}$\end{document}的物性研究. 物理学报, 2021, 70(12): 127502. doi: 10.7498/aps.70.20210042
    [3] 许佳玲, 贾利云, 刘超, 吴佺, 赵领军, 马丽, 侯登录. Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构. 物理学报, 2021, 70(2): 027101. doi: 10.7498/aps.70.20200885
    [4] 王航天, 赵海慧, 温良恭, 吴晓君, 聂天晓, 赵巍胜. 高性能太赫兹发射: 从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子. 物理学报, 2020, 69(20): 200704. doi: 10.7498/aps.69.20200680
    [5] 向天, 程亮, 齐静波. 拓扑绝缘体中的超快电荷自旋动力学. 物理学报, 2019, 68(22): 227202. doi: 10.7498/aps.68.20191433
    [6] 贾鼎, 葛勇, 袁寿其, 孙宏祥. 基于蜂窝晶格声子晶体的双频带声拓扑绝缘体. 物理学报, 2019, 68(22): 224301. doi: 10.7498/aps.68.20190951
    [7] 刘畅, 刘祥瑞. 强三维拓扑绝缘体与磁性拓扑绝缘体的角分辨光电子能谱学研究进展. 物理学报, 2019, 68(22): 227901. doi: 10.7498/aps.68.20191450
    [8] 敬玉梅, 黄少云, 吴金雄, 彭海琳, 徐洪起. 三维拓扑绝缘体antidot阵列结构中的磁致输运研究. 物理学报, 2018, 67(4): 047301. doi: 10.7498/aps.67.20172346
    [9] 高艺璇, 张礼智, 张余洋, 杜世萱. 二维有机拓扑绝缘体的研究进展. 物理学报, 2018, 67(23): 238101. doi: 10.7498/aps.67.20181711
    [10] 王党会, 许天旱, 宋海洋. 纤锌矿GaN外延层薄膜热膨胀行为的变温Raman散射研究. 物理学报, 2016, 65(13): 130702. doi: 10.7498/aps.65.130702
    [11] 关童, 滕静, 吴克辉, 李永庆. 拓扑绝缘体(Bi0.5Sb0.5)2Te3薄膜中的线性磁阻. 物理学报, 2015, 64(7): 077201. doi: 10.7498/aps.64.077201
    [12] 李兆国, 张帅, 宋凤麒. 拓扑绝缘体的普适电导涨落. 物理学报, 2015, 64(9): 097202. doi: 10.7498/aps.64.097202
    [13] 王青, 盛利. 磁场中的拓扑绝缘体边缘态性质. 物理学报, 2015, 64(9): 097302. doi: 10.7498/aps.64.097302
    [14] 韦庞, 李康, 冯硝, 欧云波, 张立果, 王立莉, 何珂, 马旭村, 薛其坤. 在预刻蚀的衬底上通过分子束外延直接生长出拓扑绝缘体薄膜的微器件. 物理学报, 2014, 63(2): 027303. doi: 10.7498/aps.63.027303
    [15] 陈艳丽, 彭向阳, 杨红, 常胜利, 张凯旺, 钟建新. 拓扑绝缘体Bi2Se3中层堆垛效应的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(18): 187303. doi: 10.7498/aps.63.187303
    [16] 王怀强, 杨运友, 鞠艳, 盛利, 邢定钰. 铁磁绝缘体间的极薄Bi2Se3薄膜的相变研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037202. doi: 10.7498/aps.62.037202
    [17] 张小明, 刘国栋, 杜音, 刘恩克, 王文洪, 吴光恒, 柳忠元. 半Heusler型拓扑绝缘体LaPtBi能带调控的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 123101. doi: 10.7498/aps.61.123101
    [18] 曾伦武, 宋润霞. 点电荷在拓扑绝缘体和导体中感应磁单极. 物理学报, 2012, 61(11): 117302. doi: 10.7498/aps.61.117302
    [19] 曾伦武, 张浩, 唐中良, 宋润霞. 拓扑绝缘体椭球粒子的电磁散射. 物理学报, 2012, 61(17): 177303. doi: 10.7498/aps.61.177303
    [20] 刘福生, 陈贤鹏, 谢华兴, 敖伟琴, 李均钦. Sc2-xGaxW3O12体系负热膨胀性能研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3350-3356. doi: 10.7498/aps.59.3350
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-12
  • 修回日期:  2014-02-27
  • 刊出日期:  2014-06-05

拓扑绝缘体Bi2Te3的热膨胀系数研究

  • 1. 西南交通大学, 材料先进技术教育部重点实验室, 超导与新能源研究开发中心, 成都 610031;
  • 2. School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales, Sydney 2052 NSW, Australia
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11104224,11004162,51271155)、高等学校博士学科点专项科研基金新教师类课题(批准号:20110184120029)和四川省科技计划项目(批准号:2011JY0031,2011JY0130)资助的课题.

摘要: 利用低温X射线衍射研究了Bi2Te3晶体的线热膨胀系数. 结果表明:拓扑绝缘体Bi2Te3晶体的线热膨胀系数||和表现为各向异性,并遵从不同的温度依赖关系. 反映a-a平面内的膨胀系数在较宽的温区内服从Debye关系,而反映垂直于a-a平面方向的膨胀系数||在100 K左右就开始出现与Debye模型在定性上的差别. 利用Debye模型并结合Bi2Te3晶体的面内和层间原子之间的键合特性对||和所表现出的不同温度依赖特性进行了解释.

English Abstract

参考文献 (23)

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