Superconductivity of topological insulator Bi2Se3

Editorial Board PCSS Journal; М.П. Микитюк; А.О. Дружинін; І.П. Островський; Н.С. Лях-Кагуй

doi:10.15330/pcss.27.1.988-992

Автор(и)

М.П. Микитюк Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна https://orcid.org/0009-0009-0318-7556
А.О. Дружинін Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна
І.П. Островський Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна
Н.С. Лях-Кагуй Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.988-992

Ключові слова:

нематичність, ниткоподібні кристали Bi2Se3, надпровідність, магнетоопір, критичні поля

Анотація

У даній роботі досліджуються магнітоопір і температурні залежності опору ниткоподібних кристалів Bi₂Se₃, легованих Pd. Зразки з концентрацією домішок Pd (1 ÷ 2) × 10¹⁹ см⁻³ були вивчені в діапазоні температур 1,5 ÷ 77 К та при магнітній індукції до 1,5 Т. Було виявлено різке падіння опору ниткоподібних кристалів при температурах 5,3 К і 2,2 К. Цей ефект можна пояснити внеском надпровідності при температурах нижче 5,3 К. Дослідження магнітоопору при низьких температурах дозволяють визначити критичне магнітне поле для надпровідності, яке становить приблизно 1,5 Т.

Посилання

Y. Yan, Z.M. Liao, Y.B. Zhou, H.C. Wu, Y.Q. Bie, J.J. Chen, ... & D.P. Yu, Synthesis and quantum transport properties of Bi2Se3 topological insulator nanostructures. Scientific reports, 3(1), 1264 (2013); https://doi.org/10.1038/srep01264.

N.S. Liakh-Kaguy, A.A. Druzhinin, I. Ostrovskii, & Y.M. Khoverko, Superconductivity and weak anti-localization in GaSb whiskers under strain. Low Temperature Physics, 45(10), 1065 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5125905.

Y. Zheng, T. Xu, X. Wang, B. Han, & Z. Sun, Dependence of WAL effect and enhancement of spin-orbit coupling effect in Bi1.2Sb0.8Te0.4Se2.6 low-temperature magnetic transport. Applied Surface Science, 638, 158052 (2023); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158052.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, N. Liakh-Kaguy, & A. Lukyanchenko, Spin-orbit interaction in InSb core-shell wires. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 674(1), 1 (2018); https://doi.org/10.1080/15421406.2019.1578506.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, & N. Liakh-Kaguy, Strain-induced Berry phase in GaSb microcrystals. Journal of Low Temperature Physics, 196, 375 (2019); https://doi.org/10.1007/s10909-019-02189-4.

A.A. Druzhinin, N.S. Liakh-Kaguy, I.P. Ostrovskii, Y.M. Khoverko, & K. Rogacki, Superconductivity and Kondo effect of PdxBi2Se3 whiskers at low temperatures. (2017); https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05013.

X. Zheng, Z. Zheng, S. Yang, C.S. Liu, L. Zhang, & H. Hao, Ferroelectrically induced half-metallicity, giant tunnel electroresistance, and giant tunnel magnetoresistance in spin-semiconducting LaBr 2. Physical Review B, 110(11), 115439 (2024); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.115439.

N.W. Mudiyanselage, D. DeTellem, A. Chanda, A.T. Duong, T.E. Hsieh, J. Frisch, ... & M.H. Phan, The Discovery of Giant Positive Magnetoresistance in Proximity to Helimagnetic Order in Manganese Phosphide Nanostructured Films. arXiv preprint arXiv:2409.19519 (2024); https://doi.org/10.48550/arXiv.2409.19519.

L. Bockhorn, D. Schuh, C. Reichl, W. Wegscheider, & R.J. Haug, Influence of the electron density on the giant negative magnetoresistance in two-dimensional electron gases. Physical Review B, 109(20), 205416 (2024); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.205416.

L.A. Wray, S.Y. Xu, Y. Xia, Y.S. Hor, D. Qian, A.V. Fedorov, ... & M.Z. Hasan, Observation of topological order in a superconducting doped topological insulator. Nature Physics, 6(11), 855 (2010); https://doi.org/10.1038/nphys1762.

L. Huang, L. He, W. Zhang, H. Zhang, D. Liu, X. Feng, ... & X. Zhang, Hyperbolic photonic topological insulators. Nature Communications, 15(1), 1647 (2024); https://doi.org/10.1038/s41467-024-46035-y.

Z. Guo, Y. Wang, S. Ke, X. Su, J. Ren, & H. Chen, 1D photonic topological insulators composed of split ring resonators: a mini review. Advanced Physics Research, 3(6), 2300125 (2024); https://doi.org/10.1002/apxr.202300125.

D.V. Gladkikh, Y.I. Dikansky, D.S. Dorozhko, & A.S. Drozdov, Temperature dependences of the magnetic susceptibility of magnetic colloids placed in porous media. Applied Physics A, 130(11), 807 (2024); https://doi.org/10.1007/s00339-024-07976-9.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, N. Liakh-Kaguy, & V. Mazur, Critical fields and features of electromagnetic transport of Bi2Se3 whiskers at low temperatures. Low Temperature Physics, 47(2), 96 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0003167.

M. Mykytiuk, A. Druzhinin, I. Ostrovskii, N. Liakh-Kaguy, & Y. Khoverko, Magnetotransport properties of BiSe whiskers. Molecular Crystals and Liquid, Crystals, 1-9 (2024); https://doi.org/10.1080/15421406.2024.2348203.

P. Li, H. Ye, Y. Hu, Y. Fang, Z. Xiao, Z. Wu, ... & Y. Liu, Photoemission signature of the competition between magnetic order and Kondo effect in CeCoGe3, Physical Review B, 107(20), L201104 (2023); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.L201104.

C.P. Moca, I. Weymann, M.A. Werner, & G. Zaránd, Kondo cloud in a superconductor. Physical Review Letters, 127(18), 186804 (2021); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.186804.

S. Denbnovetsky, I. Melnyk, V. Melnyk, B. Tugai, S. Tuhai, W. Wójcik, ... & S. Luganskaya, Principles of operation of high voltage glow discharge electron guns and some possibilities of their technological application. In Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments 10445, 1703 (2017); https://doi.org/10.1117/12.2280736.

I.V. Melnyk, & A.V. Pochynok, Modeling of electron sources for high voltage glow discharge forming profiled electron beams. Radioelectronics and Communications Systems, 62(6), 251 (2019); https://doi.org/10.3103/S0735272719060013.

Y.S. Hor, A.J. Williams, J.G .Checkelsky, P. Roushan, J. Seo, Q. Xu, ... & R.J. Cava, Superconductivity in CuₓBi₂Se₃ and its Implications for Pairing in the Undoped Topological Insulator, Phys. Rev. Lett. 104, 057001 (2010); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.057001.

C.Q. Xu, X.Z. Xing, X. Xu, L.Q. Che, B. Chen, X. Lu, ... & Z.X. Shi, Synthesis, characterization and physical properties of layered bismuthide PtBi, Phys. Rev. B 94, 165119 (2016); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.165119.

G. Du, Y.Li, J. Schneeloch, R.D. Zhong, G. Gu, H. Yang, ... & H.H. Wen, Superconductivity with two-fold symmetry in topological superconductor SrxBi2Se3. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 60, 1 (2017); https://doi.org/10.1007/s11433-016-0499-x.

B.J. Lawson, P. Corbae, G. Li, F. Yu, T. Asaba, C. Tinsman, ... & L. Li, Multiple fermi surfaces in superconducting Nb-doped Bi2Se3. Physical Review B, 94(4), 041114 (2016); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.041114.

Z. Wang, A.A. Taskin, T. Frolich, M. Braden, Y. Ando, Superconductivity in Tl0.6Bi2Te3 derived from a topological insulator. Chemistry of Materials, 28(3), 779 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b03727.

Y. Dagan, M.C. Barr, W.M. Fisher, R. Beck, T. Dhakal, A. Biswas, & R.L. Greene, Origin of the Anomalous Low Temperature Upturn in the Resistivity of the Electron-Doped Cuprate Superconductors. Physical review letters, 94(5), 057005. (2005); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.057005.

L.A. Wray, S.Y. Xu, Y. Xia, Y.S. Hor, D. Qian, A.V. Fedorov, ... & M.Z. Hasan, Observation of topological order in a superconducting doped topological insulator. Nature Physics, 6(11), 855 (2010); https://doi.org/10.1038/nphys1762.

M. Tinkham, Introduction to superconductivity (Vol. 1). Courier Corporation. ISBN: 978-0-08-021651-5. (2004).

M. Sakano, K. Okawa, M. Kanou, H. Sanjo, T. Okuda, , T. Sasagawa, & K. Ishizaka, Topologically protected surface states in a centrosymmetric superconductor β-PdBi2. Nature communications, 6(1), 8595 (2015); https://doi.org/10.1038/ncomms9595.