ё Введение
2. Ядерный магнитный резонанс……………………………………………………...6
2.1 Определение метода ЯМР……………………………………………….….6
2.2 Классический подход к описанию метода ЯМР……………………….….7
2.3 Квантовомеханическое описание метода ЯМР…………………………..11
2.4 Форма линии. Однородное и неоднородное уширение линии………….14
2.5 Уравнения Блоха и релаксация……………………………………………18
2.6 Химический сдвиг. Сдвиг Найта………………………………………….20
2.7 Спиновое Эхо……………………………………………………………....22
3. Топологические изоляторы: определение и классификация…………………….25
4. Обзор ЯМР-исследований топологических изоляторов халькогенидов висмута
5. Исследование топологического изолятора Bi2Se3………………………….…….34
5.1 Установка…………………………………………………………………....34
5.2 Образец и эксперимент…………………………………………………….35
5.3 Результаты эксперимента
5.4 Обсуждение
5.5 Выводы
6. Литература
В последнее время большой интерес вызывают исследования нового класса материалов — топологических изоляторов (ТИ). Эти состояния вещества были предсказаны теоретически Лиангом Фу и Чарльзом Кейном, а позже открыты экспериментально [1]. Они обладают поверхностной проводимостью, оставаясь, при этом, изоляторами в объеме вещества. К открытию ТИ привело изучение квантового эффекта Холла в диэлектриках — квантования холловского сопротивления в плоском проводнике, то есть в квазидвумерном электронном газе.
Топологические изоляторы — перспективный вид материалов, находящий применение при создании, например, квантовых компьютеров, необходимых в биоинформатике и в квантовой криптографии. Актуальные задачи и вычисления, необходимые для исследования в этих областях, требуют архитектуры вычислений отличной от привычной, реализованной на полупроводниках, не позволяющей реализовывать состояния квантовой запутанности. Эту проблему сможет решить топологический квантовый компьютер, который позволит реализовывать состояния квантовой запутанности. Вещества, описанные в работе, сохраняют свойства топологических изоляторов и при комнатных температурах, что очень важно в практическом применении полученных знаний.
Особенности строения материалов, приводящие к наличию у веществ топологических состояний, удается успешно изучать методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных экспериментальным исследованиям топологических изоляторов, которые существуют на сегодняшний день, очень мало данных по ЯМР-исследованиям этих веществ [8,9,10,11,12 ]. Методы ЯМР широко применяются для различных исследований, в частности, они дают информацию о свойствах подвижных зарядов в объеме образцов и на поверхности. Такие данные можно получить в широком температурном диапазоне.
Настоящая работа посвящена исследованию трехмерного топологического изолятора селенида висмута при комнатной и гелиевой температурах.
Методом спинового эха была исследована монокристаллическая пластинка селенида висмута с ориентацией c||B0 при температурах 15,8 К и 293 К. Были получены суммарный спектр и огибающая. В результате проделанной работы было обнаружено, что ЯМР спектр при низкой и комнатной температурах77Se состоял из одной линии, положение линии незначительно изменялось, в зависимости от температуры, что свидетельствует об отсутствии явного температурного сдвига.
Были произведены сравнения с измерениями проведенными ранее для сплава подобного состава. Предположительно из-за качества образца, и, как следствие, низкого соотношения сигнал/шум не удалось выделить низкочастотную линию спектра.
Проведенные исследования были первыми измерениями селенида висмута при такой низкой температуре. Для полноты картины необходимы дальнейшие измерения в промежуточных температурах для уточнения температурной зависимости сдвига линии, а так же в другой ориентации, что позволит получить больше информации о данном топологическом изоляторе.
