时间反演对称性破缺下 HgTe 量子阱中意外的边缘导电
介观与纳米尺度物理
2015-06-03 v5
摘要
在 HgTe 量子阱 (QWs) 中实现量子自旋霍尔 (QSH) 效应被视为拓扑绝缘体发现中的一个里程碑。正如各种实验所证实的，QSH 边缘态被预测允许电流在绝缘体块的边缘流动。QSH 理论的一个关键预测仍有待实验验证，即在时间反演对称性 (TRS) 破缺下边缘导电的失效。在此，我们首先建立了一个严格的框架来理解静电门控 QSH 器件的磁场依赖性。随后，我们利用独特的低温微波阻抗显微镜 (MIM)，在具有倒置能带结构的 7.5 nm HgTe QW 器件上，报道了 TRS 破缺下意外的边缘导电现象。在零磁场和低载流子密度下，在该器件的局部电导率分布中观察到了清晰的边缘导电，而在能带结构平凡的 5.5 nm 对照器件中则未观察到。令人惊讶的是，7.5 nm 器件中的边缘导电持续存在直至 9 T，且几乎不受磁场影响。这表明存在超越简单 QSH 模型的物理机制，可能与材料特异性性质、其他对称性保护和/或电子 - 电子相互作用有关。
引用
@article{arxiv.1212.6441,
title = {Unexpected edge conduction in HgTe quantum wells under broken time reversal symmetry},
author = {Eric Yue Ma and M. Reyes Calvo and Jing Wang and Biao Lian and Mathias Muhlbauer Christoph Brune and Yong-Tao Cui and Keji Lai and Worasom Kundhikanjana and Yongliang Yang and Matthias Baenninger and Markus Konig and Christopher Ames and Hartmut Buhmann and Philipp Leubner and Laurens W. Molenkamp and Shou-Cheng Zhang and David Goldhaber-Gordon and Michael K. Kelly and Zhi-Xun Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.6441},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 3 figures, accepted to Nature Communication