量子自旋霍尔绝缘体单层 WTe2 中自旋轴的确定
介观与纳米尺度物理
2021-11-19 v2 材料科学
摘要
量子自旋霍尔（QSH）效应的证据已在若干实验系统中以近似量子化的边缘电导形式被报道。然而，QSH 效应最本质的特征——边缘通道中的自旋-动量锁定——从未被实验证实。本文中，我们报道了单层 WTe2（被认为是二维拓扑绝缘体（2D TI））边缘通道中自旋-动量锁定的明确证据。我们观察到边缘电导受外加磁场垂直于某一特定轴的分量控制，我们将其确定为自旋轴。该轴对所有边缘均相同，位于垂直于钨链、与层法线成 402{\deg} 的镜像平面内，意味着自旋轨道耦合继承自体态能带结构。我们表明，若取带边轨道具有同性奇偶性，该发现与理论一致。我们得出结论：此奇偶性指派正确，且单层 WTe2 的边缘态与体能带共享同一简单自旋结构。结合边缘态的其他已知特征，这确立了自旋-动量锁定，从而证明单层 WTe2 确为天然 2D TI。
引用
@article{arxiv.2010.09986,
title = {Determination of the spin axis in quantum spin Hall insulator monolayer WTe2},
author = {Wenjin Zhao and Elliott Runburg and Zaiyao Fei and Joshua Mutch and Paul Malinowski and Bosong Sun and Xiong Huang and Dmytro Pesin and Yong-Tao Cui and Xiaodong Xu and Jiun-Haw Chu and David H. Cobden},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.09986},
year = {2021}
}