Seminarium Fizyki Ciała Stałego

Półprzewodniki grupy IV-VI PbTe i SnTe, a także kryształy mieszane Pb1-xSnxTe należą do ważnej rodziny topologicznych krystalicznych izolatorów. Biorąc pod uwagę struktury pasmowe, z matematycznego punktu widzenia, PbTe jest trywialnym, a SnTe nietrywialnym materiałem topologicznym. Związane jest to ze zmianą kolejności pasm o określonej symetrii określających przerwę wzbronioną. Doświadczalna analiza kryształów mieszanych Pb1-xSnxTe pozwala na badanie przejścia od fazy trywialnej do nietrywialnej w funkcji składu chemicznego, temperatury oraz ciśnienia.Celem prezentacji jest przedstawienie wyników obliczeń opisujących to przejście, a także dyskusja różnych kryteriów rozstrzygających czy dany układ jest topologicznie trywialny czy nietrywialny. Zasadniczym wynikiem jest pokazanie, że w Pb1-xSnxTe poddanemu ciśnieniu przejście pomiędzy fazą trywialną a nietrywialną nie następuje w sposób natychmiastowy, ale istnieje przedział ciśnień w którym przerwa energetyczna jest zerowa. Podobnie dzieje się w funkcji składu – istnieje pewien niezerowy przedział w którym kryształ mieszany ma zerową przerwę. W obszarach o zerowej przerwie energetycznej indeksy topologiczne stają się bezużyteczne jako kryterium rozstrzygające czy dany krysztal jest topologicznie trywialny czy nie, i konieczne jest poszukiwanie innych kryteriów. Taka zależność przerwy energetycznej od składu i ciśnienia spowodowana jest przede wszystkim chemicznymi różnicami pomiędzy ołowiem a cyną i strukturą pasmową półprzeowdników IV-VI, a także, chociaż w mniejszym stopniu, mikroskopowym (chemicznym) nieporządkiem zawsze obecnym w kryształach mieszanych.