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Fermi level tuning and weak localization/weak antilocalization competition of bulk single crystalline Bi2-xSbxSe2Te 원문보기

  • 초록

    고체단결정 Bi2-xSbxSe2Te (x = 0.0, 0.8, 1.0, 1.2)에 대한 전기수송적 연구를 통하여 n-형 금속(x = 0.0)과 small-gap 반도체(x = 0.8)에서 p-형 반도체(x = 1.0)와 금속(x=1.2)으로의 페르미 준위의 단계적 변화가 Sb의 함량에 따라 단계적으로 변화함을 온도에 따른 전기저항과 홀 저항을 통하여 측정하였다. Bi2Se2Te는 1T 이하의 자기장 하에서 작은 국소화 현상에 의해 선형적인 자기저항을 나타낸다. Sb이 중간정도 도핑되었을 경우(x = 0.8, 1.0) 저온에서 자기장에 따른 자기저항은 작은 국소화 현상과 작은 비국소화 현상이 경쟁하는 현상을 보여준다. 이 경쟁현상을 Hikami-Larkin-Nagaoka 분석을 통해 Sb 함량과 자기장의 세기에 따라 어떻게 변화하는지 분석하였다.


    In the investigation of the electrical transport properties of single crystalline Bi2-xSbxSe2Te (x = 0.0, 0.8, 1.0, and 1.2) compounds, we observed a systematic change of the Fermi level from n-type metallic (x = 0.0) or small-gap semiconducting (x = 0.8) to p-type semiconducting (x = 1.0) and metallic (x = 1.2), respectively, with increasing Sb-substitution concentration from the temperature-dependent electrical resistivity and Hall resistivity measurements, respectively. The parent compound Bi2Se2Te exhibits linear negative magnetoresistance at low magnetic fields (H ≤ 1 T) by weak localization. The intermediate doped compounds of x = 0.8 and 1.0 showed weak antilocalization (WAL) and weak localization (WL) crossover behavior from the field-dependent magnetoresistance measurements at low temperatures. From the Hikami-Larkin-Nagaoka analysis of the compounds (x = 0.8 and 1.0), we found that there is a competing behavior between WL and WAL in terms of Sb-doping and magnetic field strength.


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