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二维拓扑绝缘体中的电流中断
更新时间:2019-11-15 15:11:18    来源:https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.122.016601    作者:刘振娟    录入:刘振娟    点击:850次

理论学家预测,非磁性杂质对电子的反向散射会破坏二维拓扑绝缘体中的电流流动,这与实验结果一致。

                                       P. Novelli et al., Phys. Rev. Lett. (2019)

拓扑绝缘体虽然具有绝缘性,但仍能沿其外缘传导电流。理论预测这种电流不受材料缺陷的影响,但在实验中,研究人员只在二维拓扑绝缘体中发现了短距离不间断电流。现在,意大利理工学院和英国曼彻斯特大学的Marco Polini和他的同事们已经发展出一种理论来解释电导的这种分解。了解这一现象的起源,可以让研究人员设计出不存在电导击穿的二维拓扑绝缘体,增加这些材料的潜在应用,包括量子计算。

该团队的模型考虑了拓扑绝缘体边缘非磁性杂质的影响以及材料电子之间的相互作用。他们发现,当一个非磁性杂质被相互作用的电子包围时,它的行为就好像它是磁性的一样。在杂质周围形成的局部磁场将电子反向散射到这些位置,扰乱电流流动。这种混乱可以比作人们与人群的流动方向相反,阻碍人群的前进。

虽然Polini和他的同事不是第一个提出电子和非磁性杂质之间的相互作用会破坏拓扑绝缘体的电导的人,但他们是第一个预测这种行为会在材料处于绝对零度时发生的人。最近的实验表明,二维拓扑绝缘体的电导与温度无关,这一结果增强了人们对该小组提出的模型的信心。

This research is published in Physical Review Letters.


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