Berry phase in strained InSb whiskers

Abstract

Strain influence on the longitudinal magnetoresistance for the n-type conductivity InSb whiskers doped by Sn to concentrations 6·10¹⁶–6·10¹⁷ сm⁻³ were studied at temperatures from 4.2 to 50 K and magnetic field up to 10 T. The Shubnikov–de Haas oscillations at low temperatures were revealed in the strained and unstrained samples with all range doping concentration. Some peaks of the longitudinal magnetoresistance split as a doublet in the InSb whiskers with doping concentration in the vicinity to metal-insulator transition. Taking into account peak splitting giant g-factor from 30 to 60 was defined for strained and unstrained samples. The magnetoresistance oscillation period of the InSb whiskers doesn’t differ under strain for all doping concentration, but Fermi energy increases and electron effective mass mс decreases and consists 0.02 m₀. Berry phase presence was also revealed in strained n-InSb whiskers that shows their transition under a strain to topological insulator phase.

Досліджено вплив деформації на поздовжній магнітоопір ниткоподібних кристалів InSb з провідністю n-типу, легованих оловом в концентраціях 6·10¹⁶–6·10¹⁷ сm⁻³ , при температурах від 4,2 до 50 К та магнітних полях до 10 Тл. При низьких температурах осциляції Шубнікова–де Гааза виявлено в деформованих й недеформованих зразках у всьому діапазоні концентрацій допування. Деякі піки поздовжнього магнітоопору розщеплюються в дублети в ниткоподібних кристалах InSb з концентрацією допанта, близькою до переходу метал–ізолятор. Беручи до уваги розщеплення піків, для деформованих та недеформованих зразків визначено гігантський g-фактор від 30 до 60. Період осциляцій магнітоопору ниткоподібних кристалів InSb не змінюється в деформованому стані для всіх концентрацій допанта, але енергія Фермі зростає, а ефективна маса електрона mс зменшується і становить 0,02 m₀. Присутність фази Беррі було також виявлено в деформованих ниткоподібних кристалах n-InSb, які демонстрували перехід в фазу топологічного ізолятора під дією деформації.

Исследовано влияние деформации на продольное магнитосопротивление нитевидных кристаллов InSb с проводимостью n-типа, легированных оловом в концентрациях 6·10¹⁶–6·10¹⁷ сm⁻³ , при температурах от 4,2 до 50 К и магнитных полях до 10 Тл. При низких температурах осцилляции Шубникова–де Гааза обнаружены в деформированных и недеформированных образцах во всем диапазоне концентраций допирования. Некоторые пики продольного магнитосопротивления расщепляются в дублеты в нитевидных кристаллах InSb с концентрацией допанта, близкой к переходу металл– изолятор. Принимая во внимание расщепление пиков, для деформированных и недеформированных образцов определен гигантский g-фактор от 30 до 60. Период осцилляций магнитосопротивления нитевидных кристаллов InSb не изменяется в деформированном состоянии для всех концентраций допанта, но энергия Ферми возрастает, а эффективная масса электрона mс уменьшается и составляет 0,02 m₀. Присутствие фазы Берри было также обнаружено в деформированных нитевидных кристаллах n-InSb, которые демонстрировали переход в фазу топологического изолятора под действием деформации.