2D 拓扑绝缘体的磁力成像

二维拓扑绝缘体是我们理解材料中拓扑对称性与能带电子学之间关系的核心材料。就这一类材料而言，被认为存在各种复杂的量子行为，例如在时间反演对称性被破坏的情况下，持久的自旋偏极化电流态，以及对量子态的温度独立的拓扑保护。然而，当前使用光电发射和光谱分析或传输实验的研究无法提供关于二维二维流形与能带拓扑之间相互作用的见解，因为它们未提供要理解的现象的空间分辨率。在本工作中，我们发展了一种将磁力显微镜应用于此类系统的方法以解决此问题。使用经过良好表征的二硫化铋($Bi_2$$Te_3$)二维晶体颗粒，我们直接成像与拓扑边态相关的磁信号。观察到的相位对比在25{\deg}C温度下保持 remarkably robust，并且在晶体颗粒的大小和形状范围内都存在。对磁力成像的详细分析表明，观察到的电流由两部分组成：第一部分是理论所预测的持久电流($I_{Persistent}$)，第二部分源于法拉第电动势,$I_{Faraday}$。势棘杆在成像期间的阻尼动力学进一步表明，这一法拉第EMF是通过晶体沿1D边缘通道的自旋积聚建立的，然后在时间反演对称性破坏的存在下转换为电流，创造一种在通道中实现新颁形式的整流。这个意想不到的结果可以催生新的想法，用于具有极低损耗和功耗的拓扑基电路元件。