de Vries, Eric Kornelis

English

Topologische isolatoren zijn materialen waarbij de elektrische geleiding alleen plaatsvindt aan het oppervlak, de rest van het materiaal is idealiter een isolator. Deze oppervlaktetoestanden zijn robuust door een aantal fysische eigenschappen van het materiaal die analoog zijn aan het begrip ‘topologie’ uit de wiskunde. Voor het werk in de groep van Spintronics of Functional Materials zijn topologische isolatoren vooral interessant vanwege de speciale eigenschappen van de spin van een elektron (een magnetische eigenschap die slechts twee waarden kan aannemen). De oriëntatie van de spin is gekoppeld aan de beweging van de elektronen en daarom is er een goede controle over de spins mogelijk. Zulke materialen lenen zich dus goed voor spintronische toepassingen, elektronica gebaseerd op transport van de spin van elektronen in plaats van de lading. De voordelen van spintronica zullen leiden tot nieuwe, snellere devices in de informatieverwerking.Dit proefschrift beschrijft experimenten die zijn uitgevoerd om een beter inzicht te krijgen in spin- en ladingstransport in topologische isolatoren. Een belangrijk aandachtspunt is de wisselwerking tussen de normale bulk- en speciale oppervlaktetoestanden in deze types van transport. Daarnaast maakt de mogelijkheid van bijkomende effecten door de eigenschappen van het materiaal of experimentele tekortkomingen het lastig om zulke transportkanalen afzonderlijk van elkaar te meten. Daarom is in dit proefschrift een uitgebreide analyse te vinden waar dergelijke bijkomende effecten worden meegenomen. In het proefschrift worden zowel de interessante als beperkende factoren van topologische isolatoren belicht om deze materialen te gebruiken voor toepassingen in de toekomst.Topological insulators are materials that host electrically conducting surface states in combination with an ideally insulating bulk. These surface states are robust due to the physical properties in the material that have analogies with the concept of ‘topology’ in mathematics. In the light of the research done in the group of Spintronics of Functional Materials, topological insulators are mainly interesting because of the special properties of the electron’s spin (a magnetic property that can only have two values). The spin orientation is coupled to the movement of electrons and therefore allows a good control over the spins. Such materials are thus suitable for spintronic applications, electronics that is based on the transport of the electron’s spin rather than the charge. The advantages of spintronics will lead to new, faster device schemes in information processing. This thesis describes experiments that were done in order to get a better insight into spin and charge transport in topological insulators. An important point of consideration is the interaction between the normal bulk and the special surface states in these types of transport. In addition, the possible presence of many side effects originating from the material’s properties as well as experimental limitations yields that solely probing of one of the transport channels is impossible. Therefore, an extended analysis on the results is presented in this thesis where such possible side effects have been analyzed in detail. This thesis describes interesting as well as limiting factors of topological insulators to be used in future applications

Dissertations of the University of Groningen

Taking topological insulators for a spin:Towards understanding of spin and charge transport in Bi2Se3

https://pure.rug.nl/ws/files/49887477/Chapter_2.pdf

Taking topological insulators for a spin:Towards understanding of spin and charge transport in Bi2Se3

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Dissertations of the University of Groningen