Квантовый спиновый эффект Холла в наноструктурах на основе трехмерных немагнитных топологических изоляторов

Видео

Аннотация

Рассматривается физическая природа внутреннего спинового эффекта Холла (СЭХ) и квантования спин-холловской проводимости в полупроводниковых структурах типа трехмерный немагнитный топологический изолятор/нормальный изолятор (3D ТИ/НИ структурах).

Предлагается возможность радикального (на два-три порядка по сравнению металлическими структурами) увеличения значений спин-холловского сопротивления в таких системах.

Разработана основанная на k·p-схеме качественная модель квантового СЭХ для 3D ТИ/НИ структур, где в качестве ТИ выступает узкощелевой полупроводник группы халькогенидов висмута с зонной структурой тетрадимита (типа Bi₂Se₃).

Показано, что принципиальную роль в возникновении СЭХ играют тип и величина интерфейсного потенциала на границе ТИ и НИ. Исследовано влияние интерфейсных состояний и толщины пленки ТИ на параметры СЭХ, построена фазовая диаграмма и определены критерии перехода между квазиклассическим и квантовым режимами СЭХ в 3D ТИ/НИ структурах