CC BY
0ДВУМЕРНЫЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Квон З.Д.
Институт физики полупроводников СО РАН, Новосибирск, Россия, kvon@isp.nsc.ru\
В докладе дан обзор наиболее интересных результатов экспериментального исследования двумерных топологических изоляторов (ТИ), главным образом, на основе HgTe квантовых ям [1]. Его первая часть посвящена циркулярному фотогальваническому эффекту (ФГЭ), приводящего к возникновению киральных спиновых фототоков. Этот эффект является одной из самых ярких иллюстраций геликоидальной структуры краевых токовых состояний двумерного ТИ. Дело заключается в том, что состояние равновесия в нем означает равенство токов спин-поляризованных краевых состояний. Оптические переходы между ними, возникающие под действием цирку-лярно поляризованного терагерцового излучения, должны приводить к нарушению данного равновесия и возникновению киральных спиновых краевых фототоков. И эксперимент подтвердил это предсказание. Во второй части обсуждается одномерная Андерсоновская локализация, экспериментальное наблюдение которой впервые осуществлено благодаря реализации двумерного ТИ, так как краевые токовые состояния этого изолятора представляют собой практически идеальный одномерный проводник. Обнаружено, что эффекты топологической защиты приводят к подавлению квантовой интерференции. Но их возникновение зависит от неконтролируемого состояния конкретного экспериментального образца, что приводит к различным сценариям поведения Андерсоновской локализации в двумерных ТИ: существованию локализации, ее подавлению вследствие упомянутой топологической защиты и появлению локализации под действием магнитного поля. Благодаря указанным экспериментам впервые установлено поведение идеального разупорядоченного одномерного проводника и обнаружено, что его проводимость характеризуется в режиме локализации гигантскими (с амплитудой в несколько порядков) флуктуациями кондактанса при изменении затворного напряжения. В третьей части доклада рассказывается об обнаружении и исследовании принципиально новой разновидности двумерных ТИ -двумерного Андерсоновского топологического изолятора, в котором проводимость двумерного объема отсутствует не из-за существования щели в спектре, а благодаря возникновению двумерной зоны локализованных состояний. Это факт позволяет сделать вывод о том, что в квантовых ямах с инверсионным спектром нет топологической защиты от локализации для электронов и дырок в объеме КЯ, в то время как одномерные краевые токовые состояния топологически защищены от нее. В заключение дан краткий обзор свойств двумерных топологических изоляторов на основе других материалов.
Литература
1. З.Д. Квон, Д.А. Козлов, Е.Б. Ольшанецкий, Г.М. Гусев, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий // Успехи физических наук. - 2020 - Т. 190 - № 7. - С. 673-692.
