Semikonduktor Baru Memberikan Perspektif Baru Tentang Efek Hall Anomali

oleh -40 views
semikonduktor baru

Resistensi Hall anomali besar dan tidak konvensional dalam semikonduktor magnetik baru tanpa adanya pemesanan magnetik skala besar telah di tunjukkan oleh para ilmuwan material Tokyo Tech. Yang memvalidasi prediksi teoretis baru-baru ini. Temuan mereka memberikan wawasan baru ke dalam efek Hall anomali. Sebuah fenomena kuantum yang sebelumnya telah di kaitkan dengan tatanan magnetik jarak jauh. (Dheva)

Partikel bermuatan seperti elektron dapat berperilaku dalam cara berinteraksi ketika bergerak di bawah pengaruh medan listrik dan magnet. Misalnya, ketika medan magnet di terapkan tegak lurus terhadap bidang konduktor pembawa arus. Elektron yang mengalir di dalam mulai menyimpang ke samping karena gaya magnet dan segera, perbedaan tegangan muncul di konduktor. Fenomena ini terkenal dengan sebutan “Hall effect”. Namun, efek Hall tidak perlu mengotak-atik magnet. Bahkan, itu dapat di amati pada bahan magnetik dengan tatanan magnetik jarak jauh, seperti feromagnet, secara gratis!

Di namakan “efek Hall anomali” (AHE), fenomena ini tampaknya menjadi sepupu dekat dari efek Hall. Namun, mekanismenya jauh lebih terlibat. Saat ini, yang paling di terima adalah bahwa AHE di hasilkan oleh properti pita energi elektronik yang di sebut “kurvatur Berry”. Yang di hasilkan dari interaksi antara putaran elektron dan gerakannya di dalam material, yang lebih di kenal sebagai “spin-orbit. interaksi.”

Apakah pemesanan magnetik diperlukan untuk AHE? Sebuah teori baru-baru ini menunjukkan sebaliknya. Secara teoritis telah di usulkan bahwa AHE besar dimungkinkan bahkan di atas suhu di mana orde magnetik menghilang. Terutama dalam semikonduktor magnetik dengan densitas pembawa muatan rendah, interaksi pertukaran yang kuat antara elektron, dan kiralitas spin terbatas. Yang berhubungan dengan arah putaran. Sehubungan dengan arah gerak,” jelas Associate Professor Masaki Uchida dari Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), yang fokus penelitiannya terletak pada fisika benda terkondensasi.

Karena penasaran, Dr. Uchida dan rekan-rekannya dari Jepang memutuskan untuk menguji teori ini. Dalam sebuah studi baru yang di terbitkan di Science Advances, mereka menyelidiki sifat magnetik dari semikonduktor magnetik baru EuAs yang hanya di ketahui memiliki struktur kisi segitiga terdistorsi yang aneh dan mengamati perilaku antiferromagnetik (AFM) (putaran elektron bertetangga sejajar dalam arah yang berlawanan) di bawah ini. 23 K. Selanjutnya, mereka mengamati bahwa hambatan listrik material turun drastis dengan suhu dengan adanya medan magnet eksternal, perilaku yang di kenal sebagai “magnetoresistance kolosal” (CMR). Namun, yang lebih menarik, CMR di amati bahkan di atas 23 K, di mana urutan AFM menghilang.

“Secara alami dipahami bahwa CMR yang di amati dalam EuAs di sebabkan oleh penggabungan antara pembawa yang di encerkan dan putaran Eu2+ lokal yang bertahan pada rentang suhu yang luas,” komentar Dr. Uchida.

Apa yang benar-benar mencuri perhatian, bagaimanapun, adalah kenaikan resistivitas Hall dengan suhu, yang memuncak pada suhu 70 K, jauh di atas suhu pemesanan AFM, menunjukkan bahwa AHE besar memang mungkin tanpa urutan magnet. Untuk memahami apa yang menyebabkan AHE besar yang tidak biasa ini, tim melakukan perhitungan model. Yang menunjukkan bahwa efeknya dapat di kaitkan dengan hamburan elektron yang miring oleh kluster spin pada kisi segitiga dalam “rejim melompat” di mana elektron tidak mengalir tetapi agak “melompat” dari atom ke atom.

Hasil ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk memahami perilaku aneh elektron di dalam padatan magnetik. “Temuan kami telah membantu menjelaskan semikonduktor magnetik kisi segitiga dan berpotensi mengarah ke bidang penelitian baru yang menargetkan pembawa encer yang di gabungkan dengan urutan dan fluktuasi putaran yang tidak konvensional,” komentar Dr. Uchida yang optimis.

Source: Tokyo Institute of Technology

Journal Reference:

  1. Masaki Uchida, Shin Sato, Hiroaki Ishizuka, Ryosuke Kurihara, Taro Nakajima, Yusuke Nakazawa, Mizuki Ohno, Markus Kriener, Atsushi Miyake, Kazuki Ohishi, Toshiaki Morikawa, Mohammad Saeed Bahramy, Taka-hisa Arima, Masashi Tokunaga, Naoto Nagaosa, Masashi Kawasaki. Above-ordering-temperature large anomalous Hall effect in a triangular-lattice magnetic semiconductorScience Advances, 2021; 7 (52) DOI: 10.1126/sciadv.abl5381

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

No More Posts Available.

No more pages to load.