砷化镉薄膜中的二维拓扑绝缘体态
介观与纳米尺度物理
2023-02-17 v2 材料科学
摘要
二维拓扑绝缘体（2D TI）是一种备受期待的量子相，但仅有少数材料显示出明确的二维拓扑绝缘体态特征。据预测，可通过减小三维拓扑绝缘体薄膜的厚度直至其表面态杂化来制备二维拓扑绝缘体。在此，我们采用该技术报道了在砷化镉外延薄膜中首次观测到的二维拓扑绝缘体态，砷化镉块体是原型狄拉克半金属，而在薄膜中则是三维拓扑绝缘体。利用带静电门控的磁输运测量，我们观测到的朗道能级谱和量子霍尔效应与理想二维拓扑绝缘体高度吻合。具体而言，我们观测到零级朗道能级在临界磁场处的交叉。我们表明薄膜厚度可用于调控临界磁场。此外，薄膜厚度的较大变化会导致从二维拓扑绝缘体到二维平庸绝缘体的转变，正如理论所预测。因此，砷化镉外延异质结构中高度的可调性可用于精细调控二维拓扑绝缘体，这对于未来的拓扑器件至关重要。
引用
@article{arxiv.2301.02759,
title = {Two-dimensional topological insulator state in cadmium arsenide thin films},
author = {Alexander C. Lygo and Binghao Guo and Arman Rashidi and Victor Huang and Pablo Cuadros-Romero and Susanne Stemmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02759},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review Letters. Fixed issues with the display of Fig. 3 in the pdf in this version