Bi$_{2}$Se$_{3}$薄膜中的空穴掺杂问题解决方案与可调量子霍尔效应

Bi$_{2}$Se$_{3}$是研究最广泛的拓扑绝缘体(TIs)之一，因n型本征缺陷而天然呈电子掺杂。然而，多年来实现p型Bi$_{2}$Se$_{3}$薄膜的努力迄今均告失败。在此，我们为这一长期难题提供了解决方案，指出主要症结在于高密度的界面缺陷。通过界面工程方案抑制这些缺陷，我们成功制备了薄至最薄拓扑区域的p型Bi$_{2}$Se$_{3}$薄膜。在此平台上，我们呈现了Bi$_{2}$Se$_{3}$薄膜中首个可调量子霍尔效应(QHE)研究，并揭示出不仅穿越狄拉克点存在显著不对称的QHE特征，且在第零朗道能级附近存在竞争的异常态。可掺杂调控的Bi$_{2}$Se$_{3}$薄膜的获得，如今使实现此前无法触及的各类拓扑量子器件成为可能。