三维拓扑绝缘体中空间变化的电子退相干

在量子力学 regime 下运行的信息处理设备强烈依赖于载流子的量子相干性。对常规金属与半导体系统中电子退相干的研究不仅为高相干量子电子学铺平了道路，也带来了凝聚态物理中基础性的新见解。本工作中，我们利用边缘接触对比表面接触的测量方案，对三维拓扑绝缘体中的电子退相干进行了空间分辨研究。不同于以单一退相干机制为特征的常规二维系统，我们发现样品中的退相干从表面的变程跳跃型机制演化为亚表面层中的 Nyquist 型电子-电子相互作用机制。这由退相干长度的温度与化学势依赖性，以及弱反局域化效应的栅压依赖抑制/增强独立证实。我们的器件使用体绝缘拓扑绝缘体 BiSbTe$_{1.25}$Se$_{1.75}$ 在惰性环境中以六方氮化硼封盖制备，排除了任何外在效应并确认了结果的拓扑表面态起源。我们的工作引入了空间分辨电子退相干的概念，并揭示了或许迄今发现的最重要的拓扑绝缘体中相干输运的新 regime。我们的边缘对比表面方案可应用于广泛二类二维材料的退相干研究。