Измерение электрического сопротивления материала в магнитном поле (магнитосопротивления) часто является первым шагом на пути к открытию новых электронных свойств. С момента появления графена в 2005 году было обнаружено много новых материалов с нетрадиционными свойствами, включая топологические изоляторы и полуметаллы Вейля и Дирака. Эти материалы демонстрируют линейное масштабирование своей энергии с импульсом, так называемое соотношение дисперсии, в котором электроны в твердом теле ведут себя как безмассовые частицы (аналогичные легким частицам, так называемым фотонам).
Такие новые электронные свойства представляют интерес для потенциальных приложений в информационных и оптоэлектронных технологиях. Было обнаружено, что во многих из этих материалов сопротивление линейно увеличивается с магнитным полем – явление, которое мы называем линейным магнитосопротивлением (ЛМР).
«Простое» и общее объяснение линейного магнитосопротивления
Исследователи из Лаборатории сильнопольных магнитов (HFML) – партнерства между Университетом Радбауд и Фондом FOM – и ETH Zurich теперь измерили сопротивление сверхчистой квантовой ямы GaAs (арсенид галлия), которая не имеет такой линейной зависимости энергии пока что. Они обнаружили сильный LMR, подобный тому, который обнаружен в материалах, выделенных выше: топологические изоляторы, полуметаллы Вейля и Дирака.
Происхождение LMR в этом случае, вероятно, связано с небольшими изменениями плотности по всему твердому телу, которых нельзя избежать с помощью обычных методов выращивания материала. Это приводит к вкладу линейного сопротивления Холла, вызванного силой Лоренца в магнитном поле на движущийся электрон, на измеренное магнитосопротивление.
Это открытие преподает нам важный урок: экзотические объяснения впечатляющих явлений не всегда являются ответом.