拓扑绝缘体表面纳米台阶内受限的各向异性法布里 - 珀罗共振态

拓扑表面态的特殊性质，如背散射缺失、弱反局域化和量子反常霍尔效应，主要利用表面敏感探针和体输运探针在拓扑绝缘体 (TI) 的块体和薄膜中得到了证实。然而，在 TI 表面上利用纳米台阶限制无质量狄拉克费米子同样重要且具有实验挑战性。这种势结构与法布里 - 珀罗谐振器中的线性色散光子具有相似的基础，同时与经过充分研究的法布里 - 珀罗谐振器和贵金属表面的量子围栏存在根本差异。在本文中，我们研究了限制在 TI 表面沿 $x$ ($\Gamma\mathtt{-}$K) 或 $y$ ($\Gamma\mathtt{-}$M) 方向台阶内的无质量狄拉克费米子，并发现了台阶间电子局域态密度 (LDOS) 中的类法布里 - 珀罗共振。由于拓扑表面态中显著的翘曲效应，沿 $\Gamma$-M 方向运行的台阶阱中受限的 LDOS 表现出与沿 $\Gamma$-K 方向台阶阱中不同的各向异性共振图案，这可以通过扫描隧道显微镜检测到。在存在翘曲效应的情况下，两种情形下狄拉克费米子的透射特性和自旋取向也是各向异性的。