三角形量子围栏中对六方翘曲拓扑表面态的选择性囚禁
介观与纳米尺度物理
2022-01-25 v1 材料科学
摘要
三维拓扑绝缘体(TI)的表面承载二维无质量狄拉克费米子(DFs),其无能隙和自旋螺旋的特性产生了许多奇异现象,例如拓扑表面态(TSS)对背散射的免疫性。这导致它们能够高透射率地穿过表面缺陷或势垒。此前在金属表面上已详细研究的量子围栏,可作为纳米尺度的电子谐振器,通过量子限域来囚禁薛定谔电子。因此,鉴于其特殊性质,在类似环境中对TSS的狄拉克电子进行检验是十分有趣的。在此,我们报道了通过在Bi2Te3薄膜表面外延生长Bi双分子层纳米结构所制备的三角形量子围栏(TQC)中TSS的行为。与圆形围栏不同,TQC本应对DFs完全透明。通过低温扫描隧道显微镜在实空间中绘制TQC内TSS的电子结构,我们观测到了TSS电子的囚禁与去囚禁行为。发现选择定则受Bi2Te3中强六方翘曲下TSS等能面的几何形状和自旋纹理所支配。对准束缚态量子干涉图案的仔细分析给出了被囚禁TSS的相应波矢,由此揭示了两种偏好不同方向动量的囚禁机制。我们的工作表明了TSS的扩展性质,并阐明了在复杂表面态结构存在下TSS囚禁的选择定则,为TI中DFs的有效调控提供了见解。
引用
@article{arxiv.2201.09440,
title = {Selective Trapping of Hexagonally Warped Topological Surface States in a Triangular Quantum Corral},
author = {Mu Chen and Yeping Jiang and Junping Peng and Huimin Zhang and Cui-Zu Chang and Xiao Feng and Zhenguo Fu and Fawei Zheng and Ping Zhang and Lili Wang and Ke He and Xu-Cun Ma and Qi-Kun Xue},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09440},
year = {2022}
}
备注
31pages, 12figures(including supplementary materials)