量子霍尔 regime 下三维拓扑绝缘体表面态间的可调耦合
介观与纳米尺度物理
2020-01-07 v2
摘要
成对的自上而下狄拉克表面态（每个关联半整数量子霍尔（QH）效应）以及由此产生的整数 QH 电导（{\nu}e2/h）是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的特征。在双栅系统中，成对表面态的化学势通过独立栅极控制。本工作中，我们建立了体绝缘 TI BiSbTeSe2 表面态间的可调电容耦合，并通过双栅控制研究该耦合对 QH 平台和朗道能级（LL）扇图的影响。我们观察到强耦合表面态在低电荷密度下的非线性 QH 转变，这与电荷密度依赖的耦合强度有关。薄器件（但厚于二维极限）在电荷中性点处 N=0 LL 的劈裂表明面间杂化可能超出单粒子效应。通过将电容充电模型应用于表面态，我们探究其化学势随电荷密度的函数关系，并从双栅输运和电容测量中提取 LL 能隙这一基本电学量。这些研究对于实现拓扑激子凝聚等奇异量子效应至关重要。
引用
@article{arxiv.1907.09672,
title = {Tunable Coupling between Surface States of a Three-Dimensional Topological Insulator in the Quantum Hall Regime},
author = {Su Kong Chong and Kyu Bum Han and Taylor D. Sparks and Vikram V. Deshpande},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.09672},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 3 figures