拓扑绝缘体薄膜是Quantum Spin Hall State吗?

  1. 6月前
    6月前勇者护手 重新编辑

    对于3D拓扑绝缘体家族(Bi2Se3等)的Thin Film,当厚度和其Surface State的特征长度可比拟时会产生上下表面的杂化,打开一个Hybridization Gap。这个时候如果把他视为一个2D System,它时一个Quantum Spin Hall State吗?我自己做的计算结果倾向于它不是。

    我查了一些资料,Shun-Qing Shen等人在10年发表的理论文章[1]称2~4个Quintuple Layer的Bi2Se3薄膜属于QSH态(“We identify that only 2 QL, 3 QL, and 4 QL belong to the nontrivial case for the potential QSH effect.”)。这篇文章的引用量大概有300,还算是一篇比较重要的工作。但是我并没有看到这个体系里后续的实验验证QSH或者其他理论工作。
    [1] http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/12/4/043048/meta

  2. 我是做实验的,所以并不知道你们做理论的是创造什么条件把它“视为”2DTI的。。。难道不是一个二维的系统计算Z2拓扑不变量来实锤吗?
    那篇文章最后提到BiSe的ARPES结果,这是最让我不解的。。。ARPES这东西吧,想要锤一个体系是QSH很难的,因为具有拓扑保护的边界态在台阶边缘或者边界上。。。一般2D system里锤QSH也就STM最靠谱,所以我建议你可以搜一下BiSe,BiTe STM的工作,看看是不是有人看到边界态了(我印象中是没有的)。。。如果实验没找到,那应该就不是了,因为这一族的材料非常好长。。。几乎没有技术难度,有这碗饭还不吃,傻子吗- -
    至于引用量。。。我觉得这个并不能说明什么,10年正好是拓扑绝缘体刚开始发热的时候,到现在拓扑材料都多少了。。。你一篇我一篇,那个时期的工作引用量大多不低,张海军最早预言BiTe BiSe都2500+了吧。。。

  3. @原味胖次 我是做实验的,所以并不知道你们做理论的是创造什么条件把它“视为”2DTI的。。。难道不是一个二维的系统计算Z2拓扑不变量来实锤吗?
    那篇文章最后提到BiSe的ARPES结果,这是最让我不解的。。。ARPES这东西吧,想要锤一个体系是QSH很难的,因为具有拓扑保护的边界态在台阶边缘或者边界上。。。一般2D system里锤QSH也就STM最靠谱,所以我建议你可以搜一下BiSe,BiTe STM的工作,看看是不是有人看到边界态了(我印象中是没有的)。。。如果实验没找到,那应该就不是了,因为这一族的材料非常好长。。。几乎没有技术难度,有这碗饭还不吃,傻子吗- -
    至于引用量。。。我觉得这个并不能说明什么,10年正好是拓扑绝缘体刚开始发热的时候,到现在拓扑材料都多少了。。。你一篇我一篇,那个时期的工作引用量大多不低,张海军最早预言BiTe BiSe都2500+了吧。。。

    我其实也是做实验的(囧 最近一段时间在做点理论的计算

    所谓的“视为”,大意是做一个\(k_z \to i\hbar \frac{\partial}{\partial z}\)的Discretization,在Z方向厚度有限的情况下会split成一系列的子带,然后只有kx,ky是自由变量。很多量子阱的都是这么处理的。这个模型在几个QL的情况下还是比较准确的。

    放个引用量是因为我不太熟悉New Journal of Physics这个杂志,Haijun Zhang的那篇工作我也看了,提出来在3个QL的时候会进入QSH态。但是这个体系实验上确实没有进展,到现在输运上面测出来是QSH的也只有HgTe/CdTe和InAs/GaSb两个系统,而且数据都不是很干净。

 

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