ZrTe5 中弱拓扑绝缘体态的观测与调控
材料科学
2021-01-20 v1
摘要
量子自旋霍尔绝缘体在一维边缘处承载拓扑态，非磁性杂质沿该边缘的背散射被严格禁止，并有耗散less电流流动。其三维类比，即弱拓扑绝缘体（WTI），拥有类似的准一维拓扑态，局域于晶体的侧表面。增强的限域性可提供一种实现无耗散电流的途径，并相对于被广泛研究的强拓扑绝缘体具有更好的应用优势。然而，拓扑侧表面通常不可解理，因此难以通过角分辨光电子能谱（ARPES）观测，这阻碍了对 WTI 电子性质的揭示。在此，我们首次通过自旋和角分辨光电子能谱可视化了 WTI 候选材料 ZrTe5 的拓扑表面态：在侧表面揭示了一条具有自旋-动量锁定的准一维能带。我们进一步证明，ZrTe5 中的体能隙由晶体应变调控，根据外应变方向的不同，可实现更稳定的 WTI 态或理想的狄拉克半金属态。我们在 ZrTe5 中发现的高度方向性自旋电流与可调能隙将为应用提供一个优异的平台。
引用
@article{arxiv.2012.04989,
title = {Observation and control of the weak topological insulator state in ZrTe5},
author = {Peng Zhang and Ryo Noguchi and Kenta Kuroda and Chun Lin and Kaishu Kawaguchi and Koichiro Yaji and Ayumi Harasawa and Mikk Lippmaa and Simin Nie and Hongming Weng and V. Kandyba and A. Giampietri and A. Barinov and Qiang Li and G. D. Gu and Shik Shin and Takeshi Kondo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.04989},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 4 figures. Accepted by Nature Communications