从众谷到众拓扑相 - IV-VI半导体量子阱中的量子异常哈德效应

本工作基于能带结构和Chern数计算，证实了IV-VI拓扑晶体管的定性预期。具体而言，Pb$_{1-x}$Sn$_x$Se/(PbSe)$_{1-y}$(EuS)$_y$量子阱构成了实现多种量子异常哈德相位的有前景且可行的平台。本文提出的用于多带$\mathit{k} \cdot \mathit{p}$哈姆顿的基变换程序，使能够在显式考虑材料等能面各向异性的前提下，处理沿任意晶体学方向生长的量子阱。数值研究表明，$\langle 111\rangle$-、$\langle 110\rangle$-和$\langle 001\rangle$-取向的量子阱，其可实现的Chern数大小范围为1至4，取决于量子阱宽度、Sn含量以及四个投影L谷相对于生长方向的相对取向。进一步结果表明，为实现洛伦兹导电率的高质量量化，需采用适当的应变补偿。