ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА, МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛУМЕТАЛЛА WTe2, ЧИСТОГО И ДОПИРОВАННОГО ЖЕЛЕЗОМ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА, МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛУМЕТАЛЛА WTei, ЧИСТОГО И ДОПИРОВАННОГО ЖЕЛЕЗОМ

Перевалова А. Н.1' *, Наумов С. В.1, Лукоянов А. В.1' 2, Байдак С. Т.1' 2, Фоминых Б. М.1' 2, Семянникова А. А.1, Марченкова Е. Б.1, Марченков В. В.1' 2

1 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия 2 Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия, *E-mail: domozhirova@imp.uran.ru

В настоящее время исследование топологических материалов представляет большой интерес как с точки зрения фундаментальной науки, так и благодаря перспективам практического применения при разработке устройств сверхбыстрой микро-, наноэлектроники и спинтроники. К ним относится топологический вейлевский полуметалл WTe2 [1]. Нетривиальная топология зонной структуры таких материалов приводит к появлению необычных электронных транспортных свойств, таких как большое положительное магнитосопротивление без тенденции к насыщению, отрицательное продольное магнитосопротивление, высокая подвижность носителей тока. Допирование магнитными примесями может привести к изменению поведения магнитотранспортных характеристик топологических материалов, что открывает новые возможности для практических приложений. Целью данной работы является комплексное теоретическое и экспериментальное исследование электронной структуры, магнитных и магнитотранспортных свойств монокристаллов вейлевского полуметалла WTe2, чистого и допированного железом.

Монокристаллы WTe2 и W0.97Fe0.03Te2 были выращены методом химического газового транспорта. Аттестация полученных образцов проводилась с помощью рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Электросопротивление, магнитные и гальваномагнитные свойства измерены стандартными методами в диапазоне температур от 4.2 до 300 К в магнитных полях до 9 Тл на установках PPMS-9 и MPMS-XL-5 в Центре коллективного пользования «Испытательный центр нано-технологий и перспективных материалов» ИФМ УрО РАН. Теоретические расчеты электронной структуры WTe2, чистого и допированного железом, проводились в рамках теории функционала плотности с учетом спин-орбитального взаимодействия с помощью программного пакета Quantum Espresso.

В ходе работы проведено комплексное исследование электронной структуры и свойств монокристаллов WTe2 и W0.97Fe0.03Te2, включая теоретические расчеты электронной структуры, выполненные с учетом экспериментальных значений параметров кристаллической решетки, анализ температурных и полевых зависимостей магнитосопротивления и сопротивления Холла, полевых зависимостей намагниченности, оценку концентрации и подвижности носителей тока. Установлено, что допирование магнитными ионами Fe приводит к существенным изменениям электронной структуры, магнитных и магнитотранспортных характеристик WTe2, в частности, к появлению аномального эффекта Холла в данном материале.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 22-42-02021).

Литература

1. Soluyanov A.A., Gresch D., Wang Z. et al. // Nature. - 2015. - V. 527. - С. 495-498.