量子自旋霍尔态下 HgTe 量子阱中的电流成像
介观与纳米尺度物理
2015-06-12 v2
摘要
量子自旋霍尔 (QSH) 态是一种真正新的物质态，其特征是能带结构的非平凡拓扑。其关键特征是导电边缘通道，其自旋极化具有自旋电子学和量子信息应用的潜力。QSH 态已被预测并在实验上证明存在于 HgTe 量子阱中。边缘通道的存在是通过以下事实推断出来的：在足够小的器件中，局部和非局部电导值接近理想边缘通道的预期量子化值，并且具有自旋极化的特征。较大器件中边缘通道的鲁棒性以及边缘通道与导电体之间的相互作用在实验上尚未得到充分探索，并且难以通过输运测量进行评估。在这里，我们通过使用扫描超导量子干涉器件 (SQUID) 探测电流产生的磁场，对由 HgTe 量子阱制成的大霍尔棒中的电流进行了成像。我们观察到，在 QSH 态下，电流沿器件边缘流动，此外，即使在存在无序和相当多的体导电的情况下，随着器件被门控或温度升高，仍可识别出边缘通道的存在。我们的结果代表了一种表征新型量子自旋霍尔材料系统的通用方法，并证实了预测的边缘通道的存在及其鲁棒性。
引用
@article{arxiv.1212.2203,
title = {Imaging currents in HgTe quantum wells in the quantum spin Hall regime},
author = {Katja C. Nowack and Eric M. Spanton and Matthias Baenninger and Markus König and John R. Kirtley and Beena Kalisky and C. Ames and Philipp Leubner and Christoph Brüne and Hartmut Buhmann and Laurens W. Molenkamp and David Goldhaber-Gordon and Kathryn A. Moler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.2203},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 4 figures; v2: link to supplementary information added, see http://www.stanford.edu/group/moler/publications.html