Interface-Dominated Topological Transport in Nanograined Bulk Bi2Te3

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Sepideh Izadi - , Fakultät Physik, Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Universität Bielefeld, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Jeong Woo Han - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Sarah Salloum - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Ulrike Wolff - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Lauritz Schnatmann - , Fakultät Physik, Universität Bielefeld, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Aswin Asaithambi - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Sebastian Matschy - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Heike Schlörb - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Heiko Reith - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Nicolas Perez - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Kornelius Nielsch - , Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Stephan Schulz - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Martin Mittendorff - , Universität Duisburg-Essen (Autor:in)
  • Gabi Schierning - , Universität Bielefeld (Autor:in)

Abstract

3D topological insulators (TI) host surface carriers with extremely high mobility. However, their transport properties are typically dominated by bulk carriers that outnumber the surface carriers by orders of magnitude. A strategy is herein presented to overcome the problem of bulk carrier domination by using 3D TI nanoparticles, which are compacted by hot pressing to macroscopic nanograined bulk samples. Bi2Te3 nanoparticles well known for their excellent thermoelectric and 3D TI properties serve as the model system. As key enabler for this approach, a specific synthesis is applied that creates nanoparticles with a low level of impurities and surface contamination. The compacted nanograined bulk contains a high number of interfaces and grain boundaries. Here it is shown that these samples exhibit metallic-like electrical transport properties and a distinct weak antilocalization. A downward trend in the electrical resistivity at temperatures below 5 K is attributed to an increase in the coherence length by applying the Hikami–Larkin–Nagaoka model. THz time-domain spectroscopy reveals a dominance of the surface transport at low frequencies with a mobility of above 103 cm2 V−1 s−1 even at room temperature. These findings clearly demonstrate that nanograined bulk Bi2Te3 features surface carrier properties that are of importance for technical applications.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer2103281
FachzeitschriftSmall
Jahrgang17
Ausgabenummer42
PublikationsstatusVeröffentlicht - 21 Okt. 2021
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 34545684

Schlagworte

Schlagwörter

  • bismuth telluride, nanograined bulk, THz spectroscopy, topological insulators, weak antilocalization