Nya material uppvisar ibland spektakulära motståndsfenomen, även om förklaringen inte alltid visar sig vara exotisk. Fysiker från Nijmegen High Field Magnet Laboratory (HFML) och ETH i Zürich har visat att en enkel fysisk modell är tillräcklig för att förklara fenomenet linjär magnetoresistans. De publicerade sina resultat den här veckan i en artikel med redaktörsförslag i Fysiska granskningsbrev .
Att mäta det elektriska motståndet hos ett material i ett magnetfält (magnetoresistansen) är ofta ett första steg på vägen mot att upptäcka nya elektroniska egenskaper. Sedan uppkomsten av grafen 2005, många nya material med okonventionella egenskaper har upptäckts, inklusive topologiska isolatorer, och Weyl- och Dirac-halvmetaller. Dessa material uppvisar en linjär skalning av sin energi med momentum, en så kallad dispersionsrelation där elektroner i ett fast ämne beter sig som masslösa partiklar (liknande lätta partiklar, så kallade fotoner). Sådana nya elektroniska egenskaper är intressanta för potentiella tillämpningar inom informations- och optoelektroniska teknologier. I många av dessa material, motståndet visar sig öka linjärt med magnetfältet – ett fenomen vi kallar linjär magnetoresistans (LMR).
"Enkel" och allmän förklaring för linjär magnetoresistans
Forskare från High Field Magnet Laboratory (HFML) – ett partnerskap mellan Radboud University och FOM Foundation – och ETH Zürich har nu mätt resistansen hos en ultraren GaAs (Gallium arsenid) kvantbrunn som ännu inte har en sådan linjär energirelation. De har hittat en stark LMR som liknar den som finns i materialen som markerats ovan:topologiska isolatorer, Weyl och Dirac halvmetaller. Ursprunget för LMR i detta fall är sannolikt relaterat till små densitetsvariationer genom hela det fasta ämnet, vilket inte kan undvikas i konventionella materialtillväxttekniker. Detta leder till ett bidrag av ett linjärt Hallresistans orsakat av Lorentzkraften i ett magnetfält på en rörlig elektron på den uppmätta magnetoresistansen. Denna upptäckt lär oss en viktig läxa:att exotiska förklaringar till spektakulära fenomen inte alltid är svaret.
