Альфапедия

Топологический изолятор

редактировать
Состояние вещества с изолирующим объемом, но проводящей границей Идеализированная зонная структура для топологического изолятора. Уровень Ферми попадает в объемную запрещенную зону, через которую проходят топологически защищенные спин-текстурированные поверхностные состояния Дирака.

A топологический изолятор - это материал, который ведет себя как изолятор внутри, но поверхность которого содержит проводящие состояния, что означает, что электроны могут перемещаться только по поверхности материала. Топологические изоляторы имеют нетривиальный защищенный симметрией топологический порядок ; однако наличие проводящей поверхности не является уникальной особенностью топологических изоляторов, поскольку обычные ленточные изоляторы также могут поддерживать проводящие поверхностные состояния . Особенностью топологических изоляторов является то, что их поверхностные состояния представляют собой защищенные симметрией фермионы Дирака за счет сохранения числа частиц и симметрии относительно обращения времени. В двумерных (2D) системах это упорядочение аналогично обычному электронному газу, подверженному воздействию сильного внешнего магнитного поля, вызывающего зазор электронного возбуждения в объеме образца и металлическую проводимость на границах или поверхностях.

Различие между 2D и 3D топологическими изоляторами характеризуется топологическим инвариантом Z-2, который определяет основное состояние. В 2D существует один инвариант Z-2, отличающий диэлектрик от квантовой спин-холловской фазы, тогда как в 3D есть четыре инварианта Z-2, которые отличают диэлектрик от «слабых» и «сильных» топологических изоляторов.

В объеме невзаимодействующего топологического изолятора электронная зонная структура напоминает обычный зонный изолятор с уровнем Ферми, расположенным между зоной проводимости и валентной зоной. На поверхности топологического изолятора есть особые состояния, которые попадают в объемную запрещенную зону и допускают поверхностную металлическую проводимость. Носители в этих поверхностных состояниях имеют свой спин, заблокированный перпендикулярно их импульсу (синхронизация спин-импульса). При данной энергии единственные другие доступные электронные состояния имеют другой спин, поэтому "U" -витковое рассеяние сильно подавлено, а проводимость на поверхности сильно металлическая. Невзаимодействующие топологические изоляторы характеризуются индексом (известным как Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} топологические инварианты), аналогичным роду в топологии.

Пока сохраняется симметрия обращения времени (т. е. отсутствует магнетизм), Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} индекс не может измениться при малых возмущениях, а проводящие состояния на поверхности защищены симметрией. С другой стороны, в присутствии магнитных примесей поверхностные состояния обычно становятся изолирующими. Тем не менее, если присутствуют определенные кристаллические симметрии, такие как инверсия, индекс Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} все еще хорошо определен. Эти материалы известны как магнитные топологические изоляторы, и их изолирующие поверхности демонстрируют наполовину квантованную поверхность аномальная холловская проводимость.

Фотонные топологические изоляторы являются классическими волновыми электромагнитными аналогами (электронных) топологические изоляторы, обеспечивающие однонаправленное распространение электромагнитных волн.

Содержание
  • 1 Прогноз
  • 2 Экспериментальная реализация
  • 3 Свойства и применение
  • 4 Синтез
    • 4.1 Топологические изоляторы на основе висмута
  • 5 Идентификация
  • 6 Будущие разработки
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
Прогноз

Двумерные краевые состояния с защитой от обращения времени были предсказаны в 1987 г. Олегом Панкратовым в квантовых ямах (очень тонких слоях) теллурида ртути, зажатых между теллуридом кадмия, и наблюдались в 2007 году. Было обнаружено, что электроны которые ограничены двумя измерениями и подвержены сильному магниту Этические поля демонстрируют другое топологическое упорядочение, лежащее в основе квантового эффекта Холла. Эффект этого топологического упорядочения приводит к появлению частиц с дробными зарядами и не диссипативным транспортом. Отличительные особенности топологических материалов заключаются в том, что они изолирующие (имеют энергетические зазоры) в объеме, но обладают «защищенными» металлическими свойствами (без зазоров) в краевом или поверхностном состоянии. Эти «защищенные» бесщелевые состояния регулируются симметрией обращения времени и зонной структурой материала.

В 2007 году было предсказано, что аналогичные топологические изоляторы могут быть обнаружены в бинарных соединениях, включающих висмут, и, в частности, существуют «сильные топологические изоляторы», которые не могут быть сведены к множеству копий квантовое спиновое состояние Холла.

Экспериментальная реализация

Топологические изоляторы были впервые реализованы в 2D в системе, содержащей квантовые ямы HgTe, зажатые между теллуридом кадмия, в 2007 году.

Первый трехмерный топологический изолятор, который будет создан экспериментально реализованный: Bi 1 - x Sb x. Висмут в чистом виде представляет собой полуметалл с небольшой электронной запрещенной зоной. Используя фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением и другие измерения, было обнаружено, что сплав Bi 1 - x Sbxдемонстрирует нечетное поверхностное состояние (SS), пересекающееся между любой парой точек Крамерса, а в основной части - массивные фермионы Дирака. Кроме того, было предсказано, что объемный Bi 1 - x Sbxсодержит трехмерные дираковские частицы. Это предсказание представляет особый интерес из-за наблюдения квантовой фракционализации Холла заряда в 2D-графене и чистом висмуте.

Вскоре после этого защищенные симметрией поверхностные состояния были также обнаружены в чистой сурьме., селенид висмута, теллурид висмута и теллурид сурьмы с использованием фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES). и селенид висмута. Многие полупроводники в большом семействе материалов Гейслера теперь, как полагают, демонстрируют топологические поверхностные состояния. В некоторых из этих материалов уровень Ферми фактически попадает либо в зону проводимости, либо в валентную зону из-за естественных дефектов, и должен быть вытолкнут в объемный зазор посредством легирования или стробирования. Поверхностные состояния трехмерного топологического изолятора - это новый тип двумерного электронного газа (2DEG), в котором спин электрона привязан к его линейному импульсу.

Полностью объемно-изолирующий или собственный Состояния трехмерного топологического изолятора существуют в материалах на основе Bi, что продемонстрировано измерениями поверхностного переноса. В новом халькогениде на основе Bi (Bi 1,1 Sb 0,9 Te2S) со слабым легированием Sn проявляет собственное полупроводниковое поведение с энергией Ферми, а точка Дирака находится в объемной щели и на поверхности состояния были исследованы с помощью экспериментов по переносу заряда.

В 2008 и 2009 годах было предложено, что топологические изоляторы лучше всего понимать не как поверхностные проводники как таковые, а как объемные трехмерные магнитоэлектрики с квантованным магнитоэлектриком эффект. Это можно обнаружить, поместив топологические изоляторы в магнитное поле. Эффект можно описать на языке, аналогичном таковому у гипотетической аксионной частицы физики элементарных частиц. Об этом эффекте сообщили исследователи из Университета Джона Хопкинса и Университета Рутгерса с использованием ТГц спектроскопии, которые показали, что вращение Фарадея квантовано постоянной тонкой структуры.

В 2012 году топологические изоляторы Кондо были идентифицированы в гексабориде самария, который представляет собой объемный изолятор при низких температурах.

В 2014 году было показано, что магнитными компонентами, такими как компоненты в компьютерной памяти спин-крутящего момента, можно управлять с помощью топологических изоляторов. Эффект связан с переходами металл – изолятор (Модель Бозе – Хаббарда ).

Свойства и приложения

Синхронизация спинового импульса в топологическом изоляторе позволяет симметрично защищенным поверхностным состояниям host майорановские частицы, если сверхпроводимость индуцируется на поверхности трехмерных топологических изоляторов посредством эффектов близости. (Обратите внимание, что майорановский нулевой режим может появиться и без топологических изоляторов.) Нетривиальность топологических изоляторов закодирована в существование газа спиральных фермионов Дирака. Дираковские частицы, которые ведут себя как безмассовые релятивистские фермионы, наблюдались в трехмерных топологических изоляторах. Обратите внимание, что бесщелевые поверхностные состояния топологических изоляторов отличаются от состояний в квантовом холле эффект : бесщелевые поверхностные состояния топологических изоляторов защищены по симметрии (т. е. не топологичны), в то время как бесщелевые поверхностные состояния в квантовом эффекте Холла являются топологическими (т. е. устойчивыми к любым локальным возмущениям). действия, которые могут нарушить все симметрии). Топологические инварианты Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} не могут быть измерены с использованием традиционных методов переноса, таких как спиновая холловская проводимость, и перенос не квантуется с помощью Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} инварианты. Был продемонстрирован экспериментальный метод измерения топологических инвариантов Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} , обеспечивающий измерение Z 2 {\ displaystyle \ mathbb { Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} топологический порядок. (Обратите внимание, что термин Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} топологический порядок также использовался для описания топологического порядка с появившейся Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} калибровочной теорией, открытой в 1991 г.) В более общем плане (так называемым десятикратным способом) для каждая пространственная размерность, каждый из десяти классов симметрии Альтланда-Цирнбауэра случайных гамильтонианов, помеченных типом дискретной симметрии (симметрия обращения времени, симметрия частица-дырка и киральная симметрия), имеет соответствующую группу топологических инварианты (либо Z {\ displaystyle \ mathbb {Z}}\ mathbb {Z} , Z 2 {\ displaystyle \ mathbb {Z} _ {2}}\ mathbb {Z} _ {2} , либо тривиальные), как описано в Периодическая таблица топологических инвариантов.

Наиболее перспективными применениями топологических изоляторов являются устройства спинтроники и бездиссипативные транзисторы для квантовых компьютеров на основе квантового эффекта Холла и квантовый аномальный эффект Холла ct. Кроме того, материалы топологических изоляторов также нашли практическое применение в передовых магнитоэлектронных и оптоэлектронных устройствах.

Synthesis

Топологические изоляторы можно выращивать с использованием различных такие методы, как химическое осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD), сольвотермический синтез, сонохимический метод и молекулярно-лучевая эпитаксия

. Схема компонентов системы MBE

(MBE). МЛЭ до сих пор был наиболее распространенным экспериментальным методом, используемым при выращивании топологических изоляторов. Рост тонкопленочных топологических изоляторов определяется слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. Слабое взаимодействие позволяет отслаивать тонкую пленку от объемного кристалла с чистой и идеальной поверхностью. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия в эпитаксии, также известные как ван-дер-ваальсовы эпитаксии (VDWE), представляют собой явление, обусловленное слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями между слоистыми материалами из разных или одних и тех же элементов, в которых материалы уложены друг на друга. Этот подход позволяет выращивать слоистые топологические изоляторы на других подложках для гетероструктуры и интегральных схем.

Молекулярно-лучевая эпитаксиальная (MBE) выращивание топологических изоляторов

MBE - это эпитаксия метод выращивания кристаллического материала на кристаллической подложке с образованием упорядоченного слоя. МБЭ выполняется в высоком вакууме или сверхвысоком вакууме, элементы нагреваются в различных электронно-лучевых испарителях до тех пор, пока они не возгораются. Затем газообразные элементы конденсируются на пластине, где они реагируют друг с другом с образованием монокристаллов..

MBE является подходящей технологией для выращивания высококачественных монокристаллических пленок. Чтобы избежать огромного несоответствия решеток и дефектов на границе раздела, ожидается, что подложка и тонкая пленка будут иметь одинаковые постоянные решетки. MBE имеет преимущество перед другими методами из-за того, что синтез выполняется в высоком вакууме, что приводит к меньшему загрязнению. Кроме того, дефект решетки уменьшается за счет способности влиять на скорость роста и соотношение видов исходных материалов, присутствующих на границе раздела подложки. Кроме того, с помощью МПЭ образцы можно выращивать слой за слоем, что приводит к получению плоских поверхностей с гладкой границей раздела для инженерных гетероструктур. Кроме того, преимущества метода синтеза МПЭ заключаются в простоте перемещения образца топологического изолятора из камеры для выращивания в камеру для определения характеристик, например, исследования с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) или сканирующей туннельной микроскопии (СТМ).

Из-за слабой ван-дер-ваальсовой связи, которая ослабляет условие согласования решетки, TI можно выращивать на самых разных подложках, таких как Si (111), Al 2O3, GaAs (111),

InP (111), CdS (0001) и Y 3Fe5O12.

Топологические изоляторы на основе висмута

До сих пор область топологических изоляторов была сосредоточена на висмуте и сурьме халькогениде материалы на основе, такие как Bi 2Se3, Bi 2Te3, Sb 2Te3или Bi 1 - x Sbx, Bi 1,1 Sb 0,9 Te2С. Выбор халькогенидов связан с ван-дер-ваальсовой релаксацией силы согласования решетки, которая ограничивает количество материалов и подложек. Халькогениды висмута широко исследовались на предмет ТИ и их применения в термоэлектрических материалах. Ван-дер-ваальсово взаимодействие в ТИ проявляет важные особенности из-за низкой поверхностной энергии. Например, поверхность Bi 2Te3обычно заканчивается Te из-за его низкой поверхностной энергии.

Халькогениды висмута успешно выращиваются на различных подложках. В частности, Si был хорошей подложкой для успешного роста Bi 2Te3. Однако использование сапфира в качестве подложки не было столь обнадеживающим из-за большого несоответствия, составляющего около 15%. Выбор подходящего субстрата может улучшить общие свойства TI. Использование буферного слоя может уменьшить соответствие решетки, следовательно, улучшить электрические свойства TI. Bi 2Se3можно выращивать поверх различных буферов Bi 2 - x InxSe3. В таблице 1 показаны Bi 2Se3, Bi 2Te3, Sb 2Te3на разных подложках и результирующее несоответствие решеток. Как правило, независимо от используемой подложки получаемые пленки имеют текстурированную поверхность, которая характеризуется пирамидальными монокристаллическими доменами с пятиступенчатыми ступенями. Размер и относительная пропорция этих пирамидных доменов варьируется в зависимости от факторов, которые включают толщину пленки, несоответствие решетки подложке и межфазное химическое образование зародышей пленки. Синтез тонких пленок имеет проблему стехиометрии из-за высокого давления пара элементов. Таким образом, бинарные тетрадимиты внешне легированы как n-тип (Bi 2Se3, Bi 2Te3) или p-тип (Sb 2Te3). Из-за слабой ван-дер-ваальсовой связи графен является одной из предпочтительных подложек для роста ТИ, несмотря на большое несоответствие решеток.

Несоответствие решеток различных подложек
ПодложкаBi2Se3%Bi2Te3%Sb2Te3%
графен-40,6-43,8-42,3
Si-7,3-12,3-9,7
CaF 2-6,8-11,9-9,2
GaAs-3,4-8,7-5,9
CdS-0,2-5,7-2,8
InP0,2-5,3-2,3
BaF 25,90,12,8
CdTe10,74,67,8
Al2O314,98,712,0
SiO 218,612.115.5
Идентификация

Первый шаг идентификации топологических изоляторов происходит сразу после синтеза, то есть без нарушения вакуума и перемещения образца в атмосферу. Это можно сделать с помощью методов фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) или сканирующей туннельной микроскопии (STM). Дальнейшие измерения включают структурные и химические зонды, такие как дифракция рентгеновских лучей и энергодисперсионная спектроскопия, но в зависимости от качества образца может сохраняться недостаточная чувствительность. Транспортные измерения не могут однозначно определить топологию Z2 по определению состояния.

Будущие разработки

Сфера топологических изоляторов все еще нуждается в развитии. Лучшие топологические изоляторы из халькогенида висмута имеют изменение ширины запрещенной зоны около 10 мэВ из-за заряда. Дальнейшее развитие должно быть сосредоточено на изучении как наличия высокосимметричных электронных полос, так и просто синтезированных материалов. Один из кандидатов - соединения полугейслера. Эти кристаллические структуры могут состоять из большого количества элементов. Зонные структуры и энергетические щели очень чувствительны к валентной конфигурации; из-за повышенной вероятности межсайтового обмена и беспорядка они также очень чувствительны к определенным кристаллическим конфигурациям. Нетривиальная зонная структура, которая демонстрирует упорядочение зон, аналогичное тому, что в известных 2D и 3D материалах TI, была предсказана в различных 18-электронных соединениях полугейслера с использованием расчетов из первых принципов. Эти материалы еще не показали никаких признаков собственного топологического поведения изолятора в реальных экспериментах.

См. Также
Литература
  1. ^ Мур, Джоэл Э. (2010). «Рождение топологических изоляторов». Природа. 464 (7286): 194–198. Bibcode : 2010Natur.464..194M. doi : 10.1038 / nature08916. ISSN 0028-0836. PMID 20220837. S2CID 1911343.
  2. ^ Hasan, M.Z.; Мур, Дж. Э. (2011). «Трехмерные топологические изоляторы». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния. 2 : 55–78. arXiv : 1011.5462. doi : 10.1146 / annurev-conmatphys-062910-140432. S2CID 11516573.
  3. ^ Kane, C.L.; Мел, Э. Дж. (2005). «Z 2 Топологический порядок и квантовый спиновый эффект Холла». Письма о физических проверках. 95(14): 146802. arXiv : cond-mat / 0506581. Bibcode : 2005PhRvL..95n6802K. doi : 10.1103 / PhysRevLett.95.146802. PMID 16241681. S2CID 1775498.
  4. ^Гу, Чжэн-Чэн; Вэнь, Сяо-Ган (26.10.2009). "Подход перенормировки тензорной запутанности-фильтрации и топологический порядок, защищенный симметрией". Physical Review B. 80 (15): 155131. arXiv : 0903.1069. Bibcode : 2009PhRvB..80o5131G. DOI : 10.1103 / Physrevb.80.155131. ISSN 1098-0121. S2CID 15114579.
  5. ^Pollmann, F.; Berg, E.; Тернер, Ари М.; Осикава, Масаки (2012). «Защита симметрии топологических фаз в одномерных квантовых спиновых системах». Phys. Ред. B. 85 (7): 075125. arXiv : 0909.4059. Bibcode : 2012PhRvB..85g5125P. doi : 10.1103 / PhysRevB.85.075125. S2CID 53135907.
  6. ^Чен, Се; Гу, Чжэн-Чэн; Вэнь, Сяо-Ган (2011). «Классификация симметричных фаз с промежутками в одномерных спиновых системах». Phys. Ред. B. 83 (3): 035107. arXiv : 1008.3745. Bibcode : 2011PhRvB..83c5107C. DOI : 10.1103 / Physrevb.83.035107. S2CID 9139955.
  7. ^Чен, Се; Лю, Чжэн-Синь; Вэнь, Сяо-Ган (2011). «2D-симметричные топологические порядки и их защищенные бесщелевые краевые возбуждения». Phys. Ред. B. 84 (23): 235141. arXiv : 1106.4752. Bibcode : 2011PhRvB..84w5141C. DOI : 10.1103 / Physrevb.84.235141. S2CID 55330505.
  8. ^Hsieh, D.; Qian, D.; Wray, L.; Xia, Y.; Hor, Y. S.; Cava, R.J.; Хасан, М. З. (2008). «Топологический дираковский диэлектрик в квантовой спиновой холловской фазе». Природа. 452 (7190): 970–974. arXiv : 0902.1356. Bibcode : 2008Natur.452..970H. doi : 10.1038 / nature06843. ISSN 0028-0836. PMID 18432240. S2CID 4402113.
  9. ^Tsui, D.C.; Stormer, H.L.; Госсард, А. К. (1982-05-31). «Двумерный магнитотранспорт в экстремальном квантовом пределе». Письма с физическим обзором. 48 (22): 1559–1562. Bibcode : 1982PhRvL..48.1559T. doi : 10.1103 / PhysRevLett.48.1559.
  10. ^ Фу, Лян; Кейн, К. Л. (2007-07-02). «Топологические изоляторы с инверсионной симметрией». Физический обзор B. 76 (4): 045302. arXiv : cond-mat / 0611341. Bibcode : 2007PhRvB..76d5302F. doi : 10.1103 / PhysRevB.76.045302. S2CID 15011491.
  11. ^Лу, Линг; Joannopoulos, John D.; Солячич, Марин (ноябрь 2014 г.). «Топологическая фотоника». Природа Фотоника. 8 (11): 821–829. arXiv : 1408.6730. doi : 10.1038 / nphoton.2014.248. ISSN 1749-4893. S2CID 119191655.
  12. ^Панкратов, О.А.; Пахомов, С.В.; Волков, Б.А. (Январь 1987 г.). «Суперсимметрия в гетеропереходах: инвертирующий контакт контакт на основе Pb1-xSnxTe и Hg1-xCdxTe». Твердотельные коммуникации. 61 (2): 93–96. Bibcode : 1987SSCom..61... 93P. doi : 10.1016 / 0038-1098 (87) 90934-3.
  13. ^ Кёниг, Маркус; Видманн, Штеффен; Брюне, Кристоф; Рот, Андреас; Бухманн, Хартмут; Molenkamp, ​​Laurens W.; Ци, Сяо-Лян; Чжан, Шоу-Чэн (2007-11-02). «Квантовое состояние спинового холловского изолятора в квантовых ямах HgTe». Наука. 318 (5851): 766–770. arXiv : 0710.0582. Bibcode : 2007Sci... 318..766K. doi : 10.1126 / science.1148047. PMID 17885096. S2CID 8836690.
  14. ^Рой, Рахул (21.05.2009). «Трехмерные топологические инварианты для гамильтонианов, инвариантных относительно обращения времени, и трехмерный квантовый спиновый эффект Холла». Physical Review B. 79 : 195322. arXiv : cond-mat / 0607531. doi : 10.1103 / PhysRevB.79.195322.
  15. ^Лян Фу; К. Л. Кейн; Э. Дж. Меле (2007-03-07). «Топологические изоляторы в трех измерениях». Письма с физическим обзором. 98 (10): 106803. arXiv : cond-mat / 0607699. doi : 10.1103 / PhysRevLett.98.106803. PMID 17358555. S2CID 6037351.
  16. ^Фу, Лян; К. Л. Кейн (2007-07-02). «Топологические изоляторы с инверсионной симметрией». Физический обзор B. 76 (4): 045302. arXiv : cond-mat / 0611341. Bibcode : 2007PhRvB..76d5302F. doi : 10.1103 / PhysRevB.76.045302. S2CID 15011491.
  17. ^Шуичи Мураками (2007). «Фазовый переход между квантовыми спиновыми холловскими и диэлектрическими фазами в 3D: возникновение топологической бесщелевой фазы». Новый журнал физики. 9 (9): 356. arXiv : 0710.0930. Bibcode : 2007NJPh.... 9..356M. DOI : 10.1088 / 1367-2630 / 9/9/356. ISSN 1367-2630. S2CID 13999448.
  18. ^Kane, C.L.; Мур, Дж. Э. (2011). «Топологические изоляторы» (PDF). Мир физики. 24(2): 32–36. doi : 10.1088 / 2058-7058 / 24/02/36.
  19. ^ Хасан, М. Захид; Мур, Джоэл Э. (2011). «Трехмерные топологические изоляторы». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния. 2 (1): 55–78. arXiv : 1011.5462. doi : 10.1146 / annurev-conmatphys-062910-140432. ISSN 1947-5454. S2CID 11516573.
  20. ^Се, Дэвид; Дун Цянь; Эндрю Л. Рэй; Юци Ся; Юсан Хор; Роберт Кава; М. Захид Хасан (2008). «Топологический дираковский диэлектрик в квантовой спиновой холловской фазе». Природа. 452 (9): 970–974. arXiv : 0902.1356. Bibcode : 2008Natur.452..970H. doi : 10.1038 / nature06843. PMID 18432240. S2CID 4402113.
  21. ^Буот, Ф.А. (1973-09-01). "Преобразование Вейля и магнитная восприимчивость релятивистского электронного газа Дирака". Physical Review A. 8 (3): 1570–1581. Bibcode : 1973PhRvA... 8.1570B. doi : 10.1103 / PhysRevA.8.1570.
  22. ^Kane, C.L.; Мел, Э. Дж. (23 ноября 2005 г.). «Квантовый спиновый эффект Холла в графене». Письма с физическим обзором. 95 (22): 226801. arXiv : cond-mat / 0411737. Bibcode : 2005PhRvL..95v6801K. doi : 10.1103 / PhysRevLett.95.226801. PMID 16384250. S2CID 6080059.
  23. ^Бехния, Камран; Баликас, Луис; Копелевич, Яков (21.09.2007). «Сигнатуры фракционирования электронов в ультраквантовом висмуте». Наука. 317 (5845): 1729–1731. arXiv : 0802.1993. Bibcode : 2007Sci... 317.1729B. doi : 10.1126 / science.1146509. ISSN 0036-8075. PMID 17702909. S2CID 15306515.
  24. ^Хасан, М. Захид; Кейн, Чарльз Л. (2010). «Топологические изоляторы». Обзоры современной физики. 82 (4): 3045–3067. arXiv : 1002.3895. Bibcode : 2010RvMP... 82.3045H. doi : 10.1103 / RevModPhys.82.3045. S2CID 16066223.
  25. ^Hsieh, D.; Xia, Y.; Qian, D.; Wray, L.; и другие. (2009). «Перестраиваемый топологический изолятор в режиме спин-спирального переноса Дирака». Природа. 460 (7259): 1101–1105. arXiv : 1001.1590. Bibcode : 2009Natur.460.1101H. doi : 10.1038 / nature08234. ISSN 1476-4687. PMID 19620959. S2CID 4369601.
  26. ^Hsieh, D.; Xia, Y.; Wray, L.; Qian, D.; Pal, A.; Dil, J. H.; Osterwalder, J.; Meier, F.; Bihlmayer, G.; Kane, C.L.; и другие. (2009). «Наблюдение нетрадиционных квантовых спиновых текстур в топологических изоляторах». Наука. 323 (5916): 919–922. Bibcode : 2009Sci... 323..919H. doi : 10.1126 / science.1167733. ISSN 0036-8075. PMID 19213915. S2CID 118353248.
  27. ^Хасан, М. Захид; Сюй, Су-Ян; Неупане, Мадхаб (2015), «Топологические изоляторы, топологические полуметаллы Дирака, топологические кристаллические изоляторы и топологические изоляторы Кондо», Топологические изоляторы, John Wiley Sons, Ltd, стр. 55–100, doi : 10.1002 / 9783527681594.ch4, ISBN 978-3-527-68159-4
  28. ^ Чен, Си; Ма, Сюй-Цунь; Он, Кэ; Цзя, Цзинь-Фэн; Сюэ, Ци-Кунь (01.03.2011). "Молекулярно-лучевой эпитаксиальный рост топологических изоляторов". Современные материалы. 23 (9): 1162–1165. doi : 10.1002 / adma.201003855. ISSN 0935-9648. PMID 21360770.
  29. ^Кьятти, Оливио; Риха, Кристиан; Лоуренс, Доминик; Буш, Марко; Дусари, Сруджана; Санчес-Баррига, Хайме; Могилатенко, Анна; Яшина, Лада В.; Валенсия, Серхио (07.06.2016). «2D слоистые транспортные свойства монокристаллов и микрочипов топологического изолятора Bi2Se3». Научные отчеты. 6 (1): 27483. doi : 10.1038 / srep27483. ISSN 2045-2322. PMC 4895388. PMID 27270569.
  30. ^Чадов Станислав; Сяо-Лян Ци; Юрген Кюблер; Герхард Х. Фехер; Клаудиа Фельзер; Шоу-Чэн Чжан (июль 2010 г.). «Перестраиваемые многофункциональные топологические изоляторы в тройных соединениях Гейслера». Материалы природы. 9 (7): 541–545. arXiv : 1003.0193. Bibcode : 2010NatMa... 9..541C. doi : 10.1038 / nmat2770. PMID 20512154. S2CID 32178219.
  31. ^Линь, Синь; Л. Эндрю Рэй; Юци Ся; Суян Сюй; Шуанг Цзя; Роберт Дж. Кава; Арун Бансил; М. Захид Хасан (июль 2010 г.). «Трехкомпонентные соединения полугейслера как новые многофункциональные экспериментальные платформы для топологических квантовых явлений». Nat Mater. 9 (7): 546–549. arXiv : 1003.0155. Bibcode : 2010NatMa... 9..546L. doi : 10.1038 / nmat2771. ISSN 1476-1122. PMID 20512153.
  32. ^Hsieh, D.; Ю. Ся; Д. Цянь; Л. Рэй; Ф. Мейер; Дж. Х. Дил; Дж. Остервальдер; Л. Патти; Федоров А.В. Х. Линь; А. Бансил; Д. Грауэр; Ю. С. Хор; Р. Дж. Кава; М. З. Хасан (2009). «Наблюдение состояний одиночного конуса Дирака и топологического изолятора с защитой от обращения времени в Bi2Te3 и Sb2Te3». Письма с физическим обзором. 103 (14): 146401. Bibcode : 2009PhRvL.103n6401H. doi : 10.1103 / PhysRevLett.103.146401. PMID 19905585.
  33. ^Но, Х.-Дж.; Х. Кох; С.-Дж. Ой; Ж.-Х. Парк; Х.-Д. Ким; Дж. Д. Рамо; Т. Валла; Т. Э. Кидд; П. Д. Джонсон; Y. Hu; К. Ли (2008). «Эффект спин-орбитального взаимодействия в электронной структуре Bi2Te3, наблюдаемый с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением». EPL. 81 (5): 57006. arXiv : 0803.0052. Bibcode : 2008EL..... 8157006N. DOI : 10.1209 / 0295-5075 / 81/57006. S2CID 9282408.
  34. ^ Hsieh, D.; Xia, Y.; Qian, D.; Wray, L.; Dil, J. H.; Meier, F.; Osterwalder, J.; Patthey, L.; Checkelsky, J. G.; Ong, N.P.; Федоров, А. В.; Lin, H.; Bansil, A.; Grauer, D.; Hor, Y. S.; Cava, R.J.; Хасан, М. З. (2009). «Перестраиваемый топологический изолятор в режиме спин-спирального переноса Дирака». Природа. 460 (7259): 1101–1105. arXiv : 1001.1590. Bibcode : 2009Natur.460.1101H. doi : 10.1038 / nature08234. PMID 19620959. S2CID 4369601.
  35. ^Сюй, Y; Miotkowski, I.; Liu, C.; Tian, ​​J.; Nam, H.; Alidoust, N.; Hu, J.; Ши, С.-К; Hasan, M.Z.; Чен, Ю.-П. (2014). "Наблюдение квантового эффекта Холла топологического состояния поверхности в собственном трехмерном топологическом изоляторе". Физика природы. 10 (12): 956–963. arXiv : 1409.3778. Bibcode : 2014NatPh..10..956X. doi : 10.1038 / nphys3140. S2CID 51843826.
  36. ^ Кушваха, С.К.; Pletikosić, I.; Liang, T.; и другие. (2015). «Топологический изолятор объемного кристалла Bi 1,1 Sb 0,9 Te2S, легированный Sn с превосходными свойствами». Nature Communications. 7 : 11456. arXiv : 1508.03655. doi : 10.1038 / ncomms11456. PMC 4853473. PMID 27118032. Отсутствует | author10 =()
  37. ^Qi, Xiao-Liang; Hughes, Taylor L.; Zhang, Шоу-Ченг (2008-11-24). «Топологическая теория поля инвариантных изоляторов с обращением времени». Physical Review B. American Physical Society (APS). 78 (19): 195424. arXiv : 0802.3537. Bibcode : 2008PhRvB..78s5424Q. doi : 10.1103 / Physrevb.78.195424. ISSN 1098-0121. S2CID 117659977.
  38. ^Эссин, Эндрю М.; Мур, Джоэл Э.; Вандербильт, Дэвид (2009 -04-10). «Магнитоэлектрическая поляризуемость и аксионная электродинамика в кристаллических изоляторах». Physical Review Letters. 102 (14): 146805. arXiv : 0810.2998. doi : 10.1103 / Physrevlett.102.146805. ISSN 0031-9007. PMID 19392469. S2CID 1133717.
  39. ^Вильчек, Франк (1987-05-04). «Два применения аксионной электродинамики». Physical Review Letters. Amer ICan Physical Society (APS). 58 (18): 1799–1802. Bibcode : 1987PhRvL..58.1799W. doi : 10.1103 / Physrevlett.58.1799. ISSN 0031-9007. PMID 10034541.
  40. ^Ву, Лян; Салехи, М.; Koirala, N.; Moon, J.; Ой, S.; Армитаж, Н. П. (2016). «Квантованное вращение Фарадея и Керра и аксионная электродинамика трехмерного топологического изолятора». Наука. 354 (6316): 1124–1127. arXiv : 1603.04317. Bibcode : 2016Sci... 354.1124W. doi : 10.1126 / science.aaf5541. PMID 27934759.
  41. ^Сэмюэл Райх, Евгения (2012). «Появляются надежды на экзотический изолятор: находки трех команд могут разрешить загадку 40-летней давности». Природа. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 492 (7428): 165. doi : 10.1038 / 492165a. ISSN 0028-0836. PMID 23235853.
  42. ^Дзеро, Максим; Солнце, Кай; Галицкий Виктор ; Коулман, Пирс (12.03.2010). «Топологические изоляторы Кондо». Письма с физическим обзором. 104 (10): 106408. arXiv : 0912.3750. Bibcode : 2010PhRvL.104j6408D. DOI : 10.1103 / Physrevlett.104.106408. ISSN 0031-9007. PMID 20366446. S2CID 119270507.
  43. ^«Странные материалы могут сделать компьютеры быстрее». Новости науки. Проверено 23 июля 2014.
  44. ^Mellnik, A.R; Ли, Дж. С; Ричарделла, А; Grab, J. L; Минтун, П. Дж; Фишер, М. Н; Ваези, А; Манчон, А; Kim, E. -A; Самарт, N; Ральф, Д. С. (2014). «Момент передачи спина, создаваемый топологическим изолятором». Природа. 511 (7510): 449–451. arXiv : 1402.1124. Bibcode : 2014Natur.511..449M. doi : 10.1038 / nature13534. PMID 25056062. S2CID 205239604.
  45. ^Fu, L.; К. Л. Кейн (2008). «Эффект сверхпроводящей близости и майорановские фермионы на поверхности топологического изолятора». Phys. Rev. Lett. 100 (9): 096407. arXiv : 0707.1692. Bibcode : 2008PhRvL.100i6407F. doi : 10.1103 / PhysRevLett.100.096407. PMID 18352737. S2CID 7618062.
  46. ^Potter, Andrew C.; Ли, Патрик А. (23 марта 2012 г.). «Топологическая сверхпроводимость и майорановские фермионы в металлических поверхностных состояниях». Физический обзор Б. 85 (9): 094516. arXiv : 1201.2176. DOI : 10.1103 / Physrevb.85.094516. ISSN 1098-0121. S2CID 59462024.
  47. ^Hsieh, D.; Д. Се; Ю. Ся; Л. Рэй; Д. Цянь; Приятель; Дж. Х. Дил; Ф. Мейер; Дж. Остервальдер; К. Л. Кейн; Г. Бильмайер; Ю. С. Хор; Р. Дж. Кава; М. З. Хасан (2009). «Наблюдение нетрадиционных квантовых спиновых текстур в топологических изоляторах». Наука. 323 (5916): 919–922. arXiv : 0902.2617. Bibcode : 2009Sci... 323..919H. doi : 10.1126 / science.1167733. PMID 19213915. S2CID 118353248.
  48. ^Чтение, N.; Сачдев, Субир (1991). «Разложение при больших N для фрустрированных квантовых антиферромагнетиков». Phys. Rev. Lett. 66 (13): 1773–1776. Bibcode : 1991PhRvL..66.1773R. doi : 10.1103 / physrevlett.66.1773. PMID 10043303.
  49. ^Вэнь, Сяо-Ган (1991). "Теория среднего поля состояний спиновой жидкости с конечными энергетическими щелями". Phys. Ред. Б. 44 (6): 2664–2672. Bibcode : 1991PhRvB..44.2664W. DOI : 10.1103 / Physrevb.44.2664. PMID 9999836.
  50. ^Chiu, C.; J. Teo; А. Шнайдер; С. Рю (2016). «Классификация топологической квантовой материи с симметриями». Ред. Мод. Phys. 88 (35005): 035005. arXiv : 1505.03535. Bibcode : 2016RvMP... 88c5005C. doi : 10.1103 / RevModPhys.88.035005. S2CID 119294876.
  51. ^Чанг, Цуй-Цзу; Чжан, Цзиньсонг; Фэн, Сяо; Шен, Цзе; Чжан, Цзочэн; Го, Минхуа; Ли, Канг; Оу, Юнбо; Вэй, Пан (2013-04-12). «Экспериментальное наблюдение квантового аномального эффекта Холла в магнитном топологическом изоляторе». Наука. 340 (6129): 167–170. arXiv : 1605.08829. Bibcode : 2013Sci... 340..167C. doi : 10.1126 / science.1234414. ISSN 0036-8075. PMID 23493424. S2CID 29455044.
  52. ^Юэ, Цзэнцзи; Цай, Боюань; Ван, Лань; Ван, Сяолинь; Гу, Мин (2016-03-01). «Плазмонные диэлектрические наноструктуры внутреннее ядро-оболочка со сверхвысоким показателем преломления». Развитие науки. 2 (3): e1501536. Bibcode : 2016SciA.... 2E1536Y. doi : 10.1126 / sciadv.1501536. ISSN 2375-2548. PMC 4820380. PMID 27051869.
  53. ^Юэ, Цзэнцзи; Сюэ, Гаолей; Лю, Хуан; Ван Юнтянь; Гу, Мин (2017-05-18). «Нанометрические голограммы на основе материала топологического изолятора». Nature Communications. 8 : ncomms15354. Bibcode : 2017NatCo... 815354Y. doi : 10.1038 / ncomms15354. PMC 5454374. PMID 28516906.
  54. ^Alegria, L.D.; Schroer, M.D.; Chatterjee, A.; Poirier, G.R.; Претко, М.; Patel, S.K.; Петта, Дж. Р. (2012-08-06). «Структурные и электрические характеристики наноструктур Bi2Se3, выращенных методом химического осаждения из паровой фазы». Нано-буквы. 12 (9): 4711–4714. arXiv : 1108.4978. doi : 10.1021 / nl302108r. ISSN 1530-6984. PMID 22827514. S2CID 28030427.
  55. ^Ван, Дебао; Ю, Дабин; Мо, Маосун; Лю, Сяньминь; Цянь Итай (01.06.2003). «Получение и определение характеристик проволочных нанокристаллов Sb2Se3 и чешуек Bi2Se3». Журнал роста кристаллов. 253 (1–4): 445–451. DOI : 10.1016 / S0022-0248 (03) 01019-4. ISSN 0022-0248.
  56. ^Цуй, Хунмэй; Лю, Хун; Ван, Цзиян; Ли, Ся; Хан, Фэн; Ботон, Р.И. (2004-11-15). «Сонохимический синтез нанополос селенида висмута при комнатной температуре». Журнал роста кристаллов. 271 (3–4): 456–461. Bibcode : 2004JCrGr.271..456C. doi : 10.1016 / j.jcrysgro.2004.08.015. ISSN 0022-0248.
  57. ^Джернг, Санг-Кюн; Джу, Кису; Ким, Янгвук; Юн, Санг-Мун; Ли, Джэ Хонг; Ким, Миён; Ким, Джун Сон; Юн, Ыйджун; Чун, Сын-Хён (2013). «Упорядоченный рост тонких пленок топологического изолятора Bi2Se3 на диэлектрическом аморфном SiO2 методом МЛЭ». Наноразмер. 5 (21): 10618–22. arXiv : 1308.3817. doi : 10.1039 / C3NR03032F. ISSN 2040-3364. PMID 24056725. S2CID 36212915.
  58. ^ Гейм, А.К.; Григорьева И. В. (2013). «Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса». Природа. 499 (7459): 419–425. arXiv : 1307.6718. doi : 10.1038 / nature12385. ISSN 0028-0836. PMID 23887427. S2CID 205234832.
  59. ^ Heremans, Joseph P.; Cava, Роберт Дж.; Самарт, Нитин (05.09.2017). «Тетрадимиты как термоэлектрики и топологические изоляторы». Материалы обзора природы. 2 (10): 17049. Bibcode : 2017NatRM... 217049H. doi : 10.1038 / natrevmats.2017.49. ISSN 2058-8437.
  60. ^ «Топологические изоляторы: основы и перспективы». Wiley.com. 2015-06-29. Проверено 29 июля 2018.
  61. ^ He, Liang; Коу, Сюйфэн; Ван, Кан Л. (31 января 2013 г.). "Обзор роста тонких пленок трехмерных топологических изоляторов методом молекулярно-лучевой эпитаксии и возможные применения" Physica Status Solidi RRL. 7 (1–2): 50–63. Bibcode : 2013PSSRR... 7... 50H. doi : 10.1002 / pssr.201307003. ISSN 1862-6254.
  62. ^Бансал, Намрата; Ким, Ён Сын; Эдрей, Элиав; Брахлек, Мэтью; Хорибе, Йоичи; Иида, Кейко; Танимура, Макото; Ли, Го-Хун; Фэн, Тиан; Ли, Ханг-Донг; Густафссон, Торгни; Андрей, Ева; О, Соншик (31.10.2011). «Эпитаксиальный рост пленки топологического изолятора Bi2Se3 на Si (111) с атомарно острой границей раздела». Тонкие твердые пленки. 520 (1): 224–229. arXiv : 1104.3438. Bibcode : 2011TSF... 520..224B. doi : 10.1016 / j.tsf.2011.07.033. ISSN 0040-6090. S2CID 118512981.
  63. ^Чжан, Гуаньхуа; Цинь, Хуацзюнь; Дэн, Цзин; Го, Цзяньдун; Го, Циньлинь; Дай, Си; Фанг, Чжун; Ву, Кэхуэй (2009-08-03). «Пятислойная эпитаксия тонких пленок топологического изолятора Bi2Se3». Письма по прикладной физике. 95 (5): 053114. arXiv : 0906.5306. DOI : 10.1063 / 1.3200237. ISSN 0003-6951.
  64. ^Richardella, A.; Zhang, D. M.; Lee, J. S.; Koser, A.; Rench, D. W.; Yeats, A. L.; Buckley, B.B.; Awschalom, D. D.; Самарт, Н. (27 декабря 2010 г.). «Когерентная гетероэпитаксия Bi2Se3 на GaAs (111) B». Письма по прикладной физике. 97 (26): 262104. doi : 10.1063 / 1.3532845. ISSN 0003-6951.
  65. ^ Ginley, Theresa P.; Ван, Юн; Закон, Стефани (2016-11-23). «Рост пленки топологического изолятора методом молекулярно-лучевой эпитаксии: обзор». Кристаллы. 6 (11): 154. doi : 10,3390 / Cryst6110154.
  66. ^Zhang, X.M.; Лю, E.K.; Liu, Z.Y.; Liu, G.D.; Wu, G.H.; Ван, W.H. (2013-04-01). «Прогнозирование топологического изоляционного поведения в обратных соединениях Гейслера из первых принципов». Вычислительное материаловедение. 70 : 145–149. arXiv : 1210.5816. doi : 10.1016 / j.commatsci.2012.12.013. ISSN 0927-0256. S2CID 53506226.
Дополнительная литература
Последняя правка сделана 2021-06-11 07:26:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте