探测拓扑HgTe纳米线中的自旋螺旋表面态

具有螺旋表面态的纳米线代表了观测和利用相位相干拓扑输运现象（如自旋-动量锁定量子输运或拓扑超导）的关键前提。我们通过联合实验与理论研究证明，由高迁移率应变HgTe（已知为块体拓扑绝缘体）制造的门控纳米线确实保持了表面态的拓扑性质，且这些表面态相位相干地延伸贯穿整个线几何结构。当将纳米线调谐至块体带隙时，相位相干长度增强至高达5 $\mu$m，从而凸显拓扑输运。纳米线表现出明显的电导振荡，既作为轴向磁场导致的磁通的函数，也作为栅极电压的函数。观测到的$h/e$周期阿哈罗诺夫-玻姆型调制表明表面介导的准弹道输运。此外，对观测到的栅极依赖电导振荡的标度分析的深入分析揭示了这些表面态的拓扑性质。为此，我们将量子磁电导的数值紧束缚计算与静电学模拟相结合，考虑了线周围栅极诱导的非均匀载流子密度。我们发现，即使对于强非均匀栅极调控，螺旋输运仍占主导，并由围绕整个线周长延伸的对磁通敏感的高角动量表面态所支配。