拓扑绝缘体表面激子超流体的涌现
介观与纳米尺度物理
2018-10-26 v1
摘要
激子是自旋为整数粒子，理论预言其在足够低的温度下会凝聚成相干的量子态；由于强库仑束缚和小质量，激子凝聚体可在比原子凝聚体高得多的温度下实现。激子凝聚的征兆已在双量子阱1-4、微腔5、石墨烯6和过渡金属硫族化物7中有所报道。然而，激子凝聚体的输运尚不清楚，且激子凝聚体究竟是超流体8,9还是绝缘电子晶体10,11仍不明确。具有无质量粒子和独特自旋织构12的拓扑绝缘体(TIs)已被理论预言13为实现激子凝聚的有前景平台。本文报道了三维(3D) TI 表面激子超流体相的实验证据。我们通过与电场无关的的光电流分布明确确认电子和空穴配对成电荷中性束缚态。并且我们观察到这些激子长达毫米级的输运距离，可达 40 K，这强烈暗示了无耗散传播。在相对高温下通过简单器件结构和宽带光激发实现的鲁棒宏观量子态，有望在量子计算与自旋电子学中找到新颖应用。
引用
@article{arxiv.1810.10653,
title = {Emergence of excitonic superfluid at topological-insulator surfaces},
author = {Yasen Hou and Rui Wang and Rui Xiao and Luke McClintock and Henry Clark Travaglini and John P. Francia and Harry Fetsch and Onur Erten and Sergey Y. Savrasov and Baigeng Wang and Antonio Rossi and Inna Vishik and Eli Rotenberg and Dong Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.10653},
year = {2018}
}