狄拉克屏蔽稳定的拓扑绝缘体表面态输运

我们报道了对门控应变 HgTe 器件的磁输运研究。该材料是一种三维拓扑绝缘体，仅显示表面态输运。值得注意的是，朗道能级色散和霍尔量子化的精度在很宽的密度范围（$3 \times 10^{11} cm^{-2} < n < 1 \times 10^{12} cm^{-2}$）内保持不变。这意味着即使在大载流子密度下，输运仍由表面态主导，而原本预期体输运会共存。此外，狄拉克型量子霍尔效应的密度依赖性允许识别各个表面的贡献。$k \cdot p$模型可以描述这些实验，但仅当假设在包含拓扑表面态的区域存在陡峭的能带弯曲时才行。这种陡峭的势源于狄拉克系统的特定屏蔽性质，并导致门电压影响狄拉克点的位置而非费米能级的位置。