Осцилляции Ааронова—Бома в монокристаллических нанонитях Bi

Abstract

Представлены результаты исследования магнитосопротивления (МС) монокристаллических Bi-нанопроводов диаметром d < 80 нм. Монокристаллические нанопроволоки были изготовлены по технологии Тэйлора—Улитовского. В связи с переходом полуметалл—полупроводник в жиле нанопроволоки и большой плотностью поверхностных состояний с сильным спин-орбитальным взаимодействием движение носителей заряда ограничено трубкой из поверхностных состояний. В продольном МС обнаружены осцилляции Ааронова—Бома с двумя периодами ΔB, пропорциональными h/e и h/2e, причём, в осцилляциях h/2e наблюдалось проявление фазы Берри. Эквидистантные по прямому полю осцилляции МС существуют, и при поперечной ориентации магнитного поля период осцилляций зависит от диаметра нанопроволоки d, как и в случае продольного МС. Представлена интерпретация обнаруженных осцилляций МС.

Наведено результати дослідження магнетоопору (МО) монокристалічних Bi-нанодротів діяметром d < 80 нм. Монокристалічні нанодроти було виготовлено за технологією Тейлора—Улітовського. У зв’язку з переходом напівметал—напівпровідник у жилі нанодроту і великою густиною поверхневих станів з сильною спін-орбітальною взаємодією рух носіїв заряду обмежено руркою з поверхневих станів. У поздовжньому МО виявлено осциляції Ааронова—Бома з двома періодами ΔB, пропорційними h/e і h/2e, причім, в осциляції h/2e спостерігався прояв фази Беррі. Еквідистантно за прямим полем осциляції МО існують, і за поперечної орієнтації магнетного поля період осциляцій залежить від діяметра нанодроту d, як і у випадку поздовжнього МО. Преддставлено іннтерпретаціюю виявлених осциляції МС.

The results of magnetoresistance (MR) studies of singlee-crystal Bi nanowires with diameter of d < 880 nm are presented. The single-crystal nanowire samples are prepared by means of the Tailor—Ulitovsky technique. Due to semimetal-to-semiconductor transition and high density of surface states with strong spin—orbit interaction, the charge carriers are confined to the conducting tube formed by surface states. The Aharonov—Bohm oscillations extracted from the longitudinal MR with two periods of ΔB, which are proportional to h/e and h/2e, are observed. Manifestation of Berry phase is revealed in h/2e oscillations. However, even in the case of transverse magnetic field, there are quidistant oscillations of MR, and their period depends on the wire diameter, d, just as in the case of longitudinal MR. An interpretation of detected MR oscillations is presented.