选择性沉积 Bi$_2$Te$_3$ 纳米带中栅极诱导的表面与体态性质解耦
介观与纳米尺度物理
2022-04-29 v3 强关联电子
摘要
三维拓扑绝缘体（TIs）在与平凡绝缘体的界面处具有螺旋 Dirac 表面态。在准一维 TI 纳米带结构中，表面电荷的波函数沿纳米带周长相位相干地延展，导致横向表面模的量子化。此外，由于固有的自旋-动量锁定使自干涉载流子产生 的 Berry 相位偏移，表面态色散中出现能隙且所有态变为自旋简并。我们通过分析低温下栅压依赖的磁电导，研究并比较了选择性沉积 BiTe TI 微带和纳米带结构中的磁场依赖表面态色散。在宽微带器件中，场效应主要改变靠近顶表面的体电荷数量；而我们识别出沿纳米带器件周长响应顶栅电势变化的相干横向表面态。我们利用一个静电模型量化了这些量子化横向子带间的能量间隔，该模型考虑了顶表面和底表面初始载流子密度差异以及剩余体电荷。在栅压依赖的跨导中，我们发现振荡在施加于纳米带同轴方向的磁通量子半整数值处相对相位改变 ，这是窄选择性沉积 TI 纳米带器件中磁通依赖拓扑相变的标志。
引用
@article{arxiv.2104.03373,
title = {Gate-induced decoupling of surface and bulk state properties in selectively-deposited Bi$_2$Te$_3$ nanoribbons},
author = {Daniel Rosenbach and Kristof Moors and Abdur R. Jalil and Jonas Kölzer and Erik Zimmermann and Jürgen Schubert and Soraya Karimzadah and Gregor Mussler and Peter Schüffelgen and Detlev Grützmacher and Hans Lüth and Thomas Schäpers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03373},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 5 figures