耦合到体态中能隙态的量子自旋霍尔边缘的磁输运

我们考虑量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘在存在“侧耦合”到边缘的体态中能隙态时的磁输运。在磁场存在下，中能隙能级发生自旋分裂，这些能级与巡游边缘态的杂化导致背散射以及随之而来的电阻增加。我们表明，对于弱耦合到边缘的共振中能隙态，对正磁电阻存在一个奇异的尖点状贡献。该奇异行为在相干与非相干边缘输运两种 regime 下均持续存在。我们利用所发展的理论拟合了单层 WTe$_2$ 在液氦温度下的磁电阻实验数据。拟合结果表明，在具有长边缘通道的单层 WTe$_2$ 实验中观测到的弱磁场下电阻的尖点状行为，确实可由螺旋边缘态与自旋分裂的体态中能隙态的杂化解释。特别是，磁电阻对外磁场方向的依赖很好地由非相干边缘输运理论描述，同时与磁场诱导边缘能隙所预期的行为截然不同。