自旋极化螺旋边缘模式的磁增亮与纳米尺度成像
介观与纳米尺度物理
2026-05-07 v1 材料科学
其他凝聚态物理
强关联电子
摘要
由于传统 Drude 金属中的高损耗和阻抗失配，高效的 10 nm 以下电传输仍然是纳米电子学面临的一项重大挑战。尽管拓扑保护的手性边缘模式有望实现无耗散、无反射的传导，但其纳米尺度的自旋极化输运仍鲜有探索——特别是在实空间可视化、磁场可调性和高频边缘电导率方面。在此，我们利用低温磁红外散射型近场光学显微镜（cm-IR-sSNOM）报告了高度自旋可极化的红外螺旋边缘态的磁增亮与纳米尺度可视化。我们的测量揭示了在台阶边缘处由磁场诱导的近场电导率，发现了具有增强红外极化率和略微变窄近场轮廓的量子自旋霍尔自旋分裂模式。此外，红外边缘电动力学响应随原子层数几乎呈线性缩放，这提供了令人信服的证据，表明磁场诱导的能隙不会在约 100 meV 的能量下破坏单层边缘态。这些结果与微波和直流传输形成鲜明对比，在后两者中，即使是微小的磁诱导能隙也会降低边缘传导。磁场可调、拓扑鲁棒的高频边缘模式为下一代微电子学、自旋电子学和量子信息科学中超低损耗纳米互连和量子逻辑架构开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2605.04883,
title = {Magnetic Brightening and Nanoscale Imaging of Spin-Polarized Helical Edge Modes},
author = {Samuel Haeuser and Richard H. J. Kim and Lin-Lin Wang and Thomas Koschny and Pedro M. Lozano and Genda Gu and Randall K. Chan and Joong-Mok Park and Martin Mootz and Liang Luo and Qiang Li and Jigang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.04883},
year = {2026}
}