InAs/GaSb 核-壳-壳纳米线中的能带结构与端态

InAs/GaSb 异质结构中的量子阱可被调控至与量子自旋霍尔效应相关的拓扑 regime，该效应源于反带隙以及电子与空穴态的杂化。在此，我们研究在准一维几何中实现的电子-空穴杂化以及量子自旋霍尔效应的命运，该几何由具有绝缘核以及 InAs 与 GaSb 壳层的核-壳-壳纳米线实现。我们利用 Kane 模型中的 $\mathbf{k \cdot p}$ 理论与包络函数近似计算了无限长纳米线的能带结构，随后将结果映射到 BHZ 模型以研究有限长纳米线。显然，缺乏一维边缘的核-壳-壳纳米线中不可能出现量子自旋霍尔边缘态，但在反带隙 regime 下，我们发现有限长纳米线反而在纳米线两端承载局域态。这些端态不受拓扑保护，它们是四重简并的，并在沿轴向的势无序存在时分裂为两个 Kramers 对。然而，量子自旋霍尔边缘态的拓扑保护存在某种残余，即只要体带隙不闭合，端态对（保持时间反演的）角向无序完全鲁棒。