杂化三维拓扑绝缘体中的拓扑相变
介观与纳米尺度物理
2020-04-13 v1
摘要
当三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的厚度与表面态的穿透深度相当时，表面间的量子隧穿会将其无隙狄拉克电子结构转变为有隙表面态。解析公式表明，杂化隙随层数减少而呈指数缩放，同时系统在拓扑平庸与拓扑非平庸绝缘体之间振荡。本工作探究了处于表面间杂化区的 3D TI 的输运性质。通过三种不同方法实验探测 BiSbTeSe2 厚度依赖的杂化隙，我们描绘了从 3D 到 2D 态的跨接。在 2D 拓扑态中，当费米能级与表面隙对齐时，我们观察到有限的纵向电导 ~2e2/h，表明存在量子自旋霍尔（QSH）态。此外，我们研究了由外部面外磁场和电场调制的平庸与非平庸杂化隙态的响应。我们所揭示的表面隙闭合和/或重开特征强烈指示杂化隙区中的拓扑相变（TPTs），实现了能带绝缘态与 QSH 态之间基于磁/电场的切换，具有巨大的实际应用潜力。
引用
@article{arxiv.2004.04870,
title = {Topological Phase Transitions in a Hybridized Three-Dimensional Topological Insulator},
author = {Su Kong Chong and Lizhe Liu and Taylor D. Sparks and Feng Liu and Vikram V. Deshpande},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.04870},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 4 figures