Efeito de magnetorresistência linear em semicondutores de gap estreito

Abstract

Os isolantes topológicos são uma nova classe de materiais que vêm se destacando na Física da matéria condensada, pois possuem potencial para aplicação na spintrônica e computação quântica. Alguns desses materiais também apresentam potencial para a aplicação em sensores de campos magnéticos devido à resposta linear da resistência ao campo magnético aplicado. Nesta pesquisa analisou-se a presença do efeito de magnetorresistência linear fazendo uma comparação entre duas paredes quânticas formadas por Pb0.54Sn0.46Te/PbTe, que se diferenciam pela presença de um buffer de Pb0,89Eu0,11Te, para diminuir as ações de tensões de rede entre o substrato e a camada de PbTe. O objetivo foi fazer uma caracterização elétrica completa das paredes quânticas de PbSnTe/PbTe e, como consequência, descrever a causa do efeito linear observado nas medidas de magnetorresistência em um intervalo de 1,8 K até 6 K para campos até 9 T. Também foram realizadas medidas de fotocondutividade com LED azul, com comprimento de onda de 460 nm, intensidade de 276 W/m2. Foi observado transições entre a resposta positiva e negativa da fotocondutividade nas duas amostras, sendo que a amostra com buffer sinalizou fotocondutividade positiva e transição para negativa e a sem buffer o resultado foi contrário. Para a obtenção da concentração de portadores, resistividade e mobilidade, foram efetuadas medidas de efeito Hall. Todos os resultados foram analisados e comparados com as teorias de magnetorresistência linear quântica (QLMR), Parish and Littlewood (modelo PL), que mostra o efeito clássico causado pela flutuação das medidas de mobilidade e oscilações de Shubnikov-de Haas, que representam a presença de estados de superfície. Por fim, os resultados foram comparados com aspectos teóricos de estados de interface em paredes quânticas de PbSnTe/PbTe. Com o ajuste dos modelos, concluiu-se que a linearidade não foi consequência de estados de superfície e nem de interface e a variação da resistência em função do campo magnético não foi afetada pelos valores de mobilidade, o que também indica que a resposta não pode ser descrita pelo modelo PL clássico. Possivelmente, a linearidade foi consequência da junção de efeitos gerados pelo conjunto da amostra. As transições na fotocondutividade podem ser consequência do excesso de defeitos e para determinar se realmente essa é sua origem, foram propostos os cálculos de geração e recombinação de portadores, visto que já foi observado em trabalhos anteriores que a taxa de recombinação maior que a taxa de geração apresenta um resultado negativo na fotocondutividade, podendo gerar transições. Essas transições também podem ser associadas ao efeito de antilocalização fraca que foi observado durante as medidas de magnetorresistência ou ao conjunto das camadas da amostra.