Příprava a charakterizace vloček z van der Waalsových materiálů

Abstract

Spintronika je dynamicky se rozvíjející oblast fyziky pevných látek, která se zaměřuje na fundamentální principy interakce mezi spinem a elektrickým nábojem elektronu. Tyto principy nacházejí uplatnění v celé řadě moderních elektronických zařízení, jako jsou počítače, mobilní telefony, elektromobily, datová a bateriová úložiště, výpočetní centra nebo obnovitelné zdroje energie. V této práci jsme se soustředili na materiál TaRhTe4, v podobě krystalů a exfoliovaných vloček, který je atraktivní pro studium díky přítomnosti Weylova uzlu v blízkosti Fermiho hladiny. Navíc se jedná o Weylův polovodič typu II, který je v přírodě méně běžný. V rámci práce byl zkoumán Hallův jev na objemových vzorcích a byly připraveny tenkovrstvé vzorky ve formě tzv. vloček metodou mechanické exfoliace. Pro zefektivnění výběru vhodných vloček byl vyvinut software, který automaticky vyhledává vzorky s optimální geometrií pro naprašování elektrických kontaktů určených k měření Hallova jevu a dalších elektromagnetických vlastností. Pro vybrané vločky byl navržen design kontaktů a následně realizován pomocí elektronové litografie. V práci jsou prezentovány výsledky měření rezistivity, magnetorezistivity a Hallova jevu při pokojové teplotě i v závislosti na teplotě až do 10 K.

Spintronics is a rapidly evolving field of solid-state physics that explores the fundamental interplay between electron spin and charge. These principles have wide-ranging applications in modern technologies, including computers, mobile devices, electric vehicles, data and battery storage, computing centers, and renewable energy systems. In this thesis, we investigate the compound TaRhTe4 both in form of bulk and exfoliated flakes, which is particularly intriguing due to the presence of a Weyl node near the Fermi level. Additionally, TaRhTe4 is a type-II Weyl semimetal, a less common subclass with unique physical properties. Hall effect measurements were performed on bulk samples, and thin flakes were prepared via mechanical exfoliation. To streamline the process of identifying suitable flakes for device fabrication, we developed a software tool that automatically detects flakes with optimal geometry for sputtering electrical contacts. For selected flakes, contact designs were created and implemented using electron beam lithography. The thesis presents experimental results of resistivity, magnetoresistivity, and Hall effect measurements at room temperature as well as across a range of low temperatures down to 10 K.