环境掺杂诱导的量子反常霍尔绝缘体退化

量子反常霍尔（QAH）绝缘体是一种拓扑量子态，在无外磁场下具有量子化霍尔电阻和零纵向电阻。QAH绝缘体承载自旋极化的无耗散手性边缘电流，从而为开发节能变革性信息技术提供了独特机遇。尽管过去十年中QAH效应取得了可喜进展，但QAH绝缘体迄今仍未能实现任何实际应用。除工作温度低外，磁性掺杂拓扑绝缘体（TI）薄膜/异质结构中的QAH态在环境条件下通常随时间退化。在本工作中，我们制备了三个具有相似初始特性的QAH器件，并将其存储于不同环境中以研究其输运性质的演化。无保护层、暴露于空气中的QAH器件显示出明显退化，并变为空穴掺杂，电荷中性点显著移向正栅压。无保护层、保存在氩气手套箱中的QAH器件在560小时后未显示可测量的退化，而空气中由3 nm AlOx保护层保护的器件显示出极小退化且QAH性质稳定。我们的工作展示了一种在QAH器件中保留无耗散手性边缘态以用于量子信息技术潜在应用的途径。