量子自旋霍尔绝缘体中边缘电流的磁场表征
介观与纳米尺度物理
2024-11-19 v1
摘要
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是具有非平庸拓扑性质的材料，其特征在于螺旋边缘电流。在二维条带中，沿边缘施加偏置电压会产生磁化，可利用量子传感器和磁测量技术进行测量。在本工作中，我们计算了边缘附近的磁场，并探索了金刚石中氮空位（NV）中心作为拓扑绝缘体 QSH 边缘态表征局域探针的潜在作用。我们表征了由边缘处的电子电流和自旋积累共同产生的边缘附近磁场。我们着重确定自旋积累效应可被探测到的距边缘的位置。我们观察到，导带与价带之间更大的带隙以及更低的费米速度会产生更强的磁场，且可探测的自旋积累更集中于边缘附近。相反，较小的带隙会导致磁场幅值略有减小，但与自旋积累相关的磁场在更远离边缘处变得可探测。本工作提供的见解有望用于拓扑材料的表征及新型电光器件的开发。
引用
@article{arxiv.2411.11701,
title = {Magnetic field Characterization of edge currents in quantum spin Hall insulators},
author = {Felipe Pinto and Ricardo C Heitzer and Eitan Dvorquez and Roberto Rodriguez and Qiang Sun and Andrew D Greentree and Brant C Gibson and Jeronimo R Maze},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.11701},
year = {2024}
}