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       番禺   南村镇、沙湾镇、石碁镇、石楼镇、新造镇、化龙镇   升降车出租      拓扑相变诱导的三轴矢置磁电阻      1 拓扑绝缘体中的拓扑相变通常表现为两个方面：一是体的拓扑指数发生了变化，二是拓扑绝缘体的表面态发生了改变。由于拓扑相变给拓扑绝缘体带来了很多新奇的电子态，比如有质量的狄拉克费米子，即有带隙的表面态。还有拓扑性质平庸的，但自旋动量仍然锁定的表面态。迄今为止，研究人员做了大量的磁输运实验意在探究利用拓扑绝缘体的表面态相关的量子现象。比如舒波尼克夫－哈尔斯振荡，弱反局域化效应，普适电导涨落，量子霍尔效应，还包括了各项异性的磁电阻。近年来受到拓扑半金属的鼓舞，非磁材料体系中奇异负磁阻的现象吸引了研究者的广泛兴趣。在拓扑绝缘体中，也发现了类似的负磁电阻现象：当磁场与电流方向平行时，便会出现负的纵向电阻。与狄拉克半金属手型反常不同的是，拓扑绝缘体中的负磁阻现象来源于无序、塞曼效应等等。然而拓扑相变诱导的三轴各项异性矢量磁电阻在拓扑绝缘体中还未被报道过。讨论了在三维拓扑绝缘体中，通过合适的元素铟掺杂，可以有效地调节自旋轨道耦合强度，成功地引发了拓扑相变。通过角分辨光电子能谱和磁输运测试观测到了表面态的存在。对器件做了细致的三轴变角度的测试，观察到了奇异的三轴矢量磁电阻。磁阻依赖于磁场和电流两者之间的方向：当磁场垂直于样品平面时，观察到了正的大磁阻（３００％）；当磁场处于样品平面内，观测到了反常的负磁阻。面内变角时，在面内垂直场时，负磁阻极大。面内平行场时，负磁阻极小。而且负磁阻对样品表面非常敏感，对表面的占比也非常敏感。所以归因于是一种新的机制：处于相变的临界点时，上下表面态耦合作用加强，因此外磁场会极化出自旋流，产生了自旋相关的散射。

    ２负磁阻的空间演化三维空间的变角度磁输运测量，在组分０．０８纳米片上进行。纳米片的厚度大约在４０－９０ｎｍ。在样品上制备了６端的霍尔电极，器件结构和测试示意图。显示了样品的变温电阻曲线。变温电阻显示了样品金属性的输运行为。在１０Ｋ低温下，有个剩余电阻.   在器件１中，将磁电阻的大小定义成ＭＲ，Ｒｏ零场的电阻。画了在不同磁场方向时的磁电阻。从图上可以发现磁阻在面内和面外有着很大的差异。在０＝９０°也就是磁场５与／ＤＳ平行时，清楚的观测到负磁阻现象。电阻大约在ＩＴ附近开始下降，继续增加磁场到９Ｔ。在低场下，磁电阻出现一个尖峰，这是弱反局域化效应的典型特征，来源于材料中较强的自旋轨道耦合作用。图上可以发现负磁阻展现了很强的角度敏感性，当略微地转动磁场方向远离０＝９０°时，比如在沒＝８７°，负磁阻的信号接近消失。当磁场５在面内转的时候，即从ｐ＝９０°转到ｐ＝０°的时候，负磁阻的幅值一直在持续的增加。

    磁阻变化率很大，幅度大约为３７５％。当沒从０°变到９４°，磁阻的幅度下降的很明显，在９０°幅度达到了一个极小值。当面内转角从９０°到０°时，如图上绿色点，在ｐ＝０°，负磁阻幅度最强，大概￣３％。这样的负磁阻现象，是０．０８组分器件中一个特征。在其他的器件里也清楚地看到了负磁阻的现象。

    这样的各项异性的磁阻在非磁性的材料中很少被观测到。温度依赖的负磁阻信号，温度范围从２到３００Ｋ。在５０Ｋ下，负磁阻幅度基本保持不变。并且在室温下仍然可以观测到￣〇．２％大小的幅度。磁阻独特的空间演化，在三轴矢量室温磁传感器件中有着潜在的应用。

     在器件２中，和器件１一样，在面内有着类似的各向异性磁电阻。但是不同的是，器件２在高场下，负磁阻上又叠加上了量子振荡信号。从图上的平滑的曲线的曲率看，量子振荡的出现，抑制了负磁阻。随着磁场的增加，载流子趋向于局域在圆形的封闭轨道上，因此在负磁阻上贡献了一个正的分量。显示了９Ｔ下负磁阻的幅度随ｐ角度的变化，周期是１８０°。在０＝０°和１８０°（５丄／ＤＳ）时，负磁阻信号最强。当ｐ从０°到３６０°，磁阻呈现出有趣的哑铃型的图案，具有两重对称性的特征。

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     ３表面相关的负磁阻,   为了研究负磁阻的起源，设计了很多控制实验。首先在氩离子刻蚀纳米片上制备器件，并进行额输运测量。在第四章中氩离子刻蚀被认为是一种有效减小样品厚度的方法。并且拉曼显示了样品保持了良好的晶体结构。样品表面会产生一定的粗糙度ｌｎｍ。但是输运上变温曲线仍然保持着良好的金属性。不同的是，在刻蚀的样品中，磁阻和原始的样品相比产生了很大变化。原始的样品展现出不饱和的巨磁阻，是正磁阻，在３Ｔ以上磁阻变得很线性。这里线性的电阻是表面态的特征。而且确认了线性电阻在块材中便消失了。这是因为块材中表面态的贡献较小。

       然而，在刻蚀过的样品里，线性磁电阻和量子振荡都消失了。通过对数坐标，与原始样品磁阻变化率相比较（３７５％），可以明显的看到刻蚀后的样品的磁阻的变化率大大的减小了（１〇％）。因此，推断在氩离子刻蚀后的纳米片中，表面态已经被破坏掉，或者贡献相当的小。显示了刻蚀后的样品平行场（０＝９０°）下的磁阻。和原始样品（红色）相比，可以看出明显的不同。刻蚀后的样品显示的是正磁阻而不是负磁阻，因此负磁阻很有可能和样品的表面有关。在ｐ＝９０°或者０°时，块材也是正磁阻，并且叠加上了明显的量子振荡。进一步证明了，负磁阻与表面态的占比有着很大的关系的。

    此外测试了不同组分样品的磁输运测试，样品的厚度约为６０ｎｍ。在拓扑绝缘体Ｂｉ２Ｓｅ３ｍ米片的磁输运测试中，在ｐ＝９０°或者０°时，面内是正磁阻。在组分为０．２０时，系统处于拓扑平庸相。变温电阻显示样品有着很好的金属性。在ｐ＝９０°或者０°时，磁阻也呈现出面内正磁阻。这些实验结果表明负磁阻和组分有关，负磁阻的现象只处于拓扑临界点的附近，并且和表面态有关。

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