論文の概要: Observation of Time-Reversal Invariant Helical Edge-Modes in Bilayer
Graphene/WSe$_2$ Heterostructure
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.10292v2
- Date: Thu, 31 Dec 2020 07:04:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-28 07:35:08.824574
- Title: Observation of Time-Reversal Invariant Helical Edge-Modes in Bilayer
Graphene/WSe$_2$ Heterostructure
- Title（参考訳）: 二層グラフェン/WSe$_2$ヘテロ構造における時間反転不変ヘリカルエッジモードの観察
- Authors: Priya Tiwari, Saurabh Kumar Srivastav, Sujay Ray, Tanmoy Das and Aveek
Bid
- Abstract要約: トポロジカル絶縁体はチャーン絶縁体と量子ホール絶縁体相と共に、物質の対称性に保護されたトポロジカル位相のパラダイムと見なされている。
本稿では,二層グラフェン/単層WSe$$のヘテロ構造における時間反転不変ヘリカルエッジの実験的実現について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4899818550820575
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Topological insulators, along with Chern insulators and Quantum Hall
insulator phases, are considered as paradigms for symmetry protected
topological phases of matter. This article reports the experimental realization
of the time-reversal invariant helical edge-modes in bilayer graphene/monolayer
WSe$_2$-based heterostructures -- a phase generally considered as a precursor
to the field of generic topological insulators. Our observation of this elusive
phase depended crucially on our ability to create mesoscopic devices comprising
both a moir\'e superlattice potential and strong spin-orbit coupling; this
resulted in materials whose electronic band structure could be tuned from
trivial to topological by an external displacement field. We find that the
topological phase is characterized by a bulk bandgap and by helical edge-modes
with electrical conductance quantized exactly to $2e^2/h$ in zero external
magnetic field. We put the helical edge-modes on firm grounds through
supporting experiments, including the verification of predictions of the
Landauer-B$\mathrm{\ddot{u}}$ttiker model for quantum transport in
multi-terminal mesoscopic devices. Our non-local transport properties
measurements show that the helical edge-modes are dissipationless and
equilibrate at the contact probes. We achieved the tunability of the different
topological phases with electric and magnetic fields, which allowed us to
achieve topological phase transitions between trivial and multiple, distinct
topological phases. We also present results of a theoretical study of a
realistic model which, in addition to replicating our experimental results,
explains the origin of the topological insulating bulk and helical edge-modes.
Our experimental and theoretical results establish a viable route to realizing
the time-reversal invariant $\mathbb{Z}_2$ topological phase of matter.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル絶縁体はチャーン絶縁体と量子ホール絶縁体相と共に、物質の対称性に保護されたトポロジカル位相のパラダイムと見なされている。
本稿では,二層グラフェン/単層wse$_2$-基ヘテロ構造における時間反転不変ヘリカルエッジモードの実験的実現について述べる。
この溶出相の観察は、モワール超格子電位と強いスピン軌道結合の両方からなるメソスコピックデバイスを作成する能力に大きく依存しており、その結果、電子バンド構造を自明な外部変位場によってトポロジカルに調整できる材料が得られた。
位相相はバルクバンドギャップと電気コンダクタンスを0の磁場で正確に2e^2/h$に量子化したヘリカルエッジモードによって特徴づけられる。
我々は,多端子メゾスコピックデバイスにおける量子輸送のためのlandauer-b$\mathrm{\ddot{u}}$ttikerモデルの検証を含む実験を行い,ヘリカルエッジモードを強固な根拠とした。
非局所輸送特性の測定結果から,ヘリカルエッジモードは非散逸性であり,接触プローブでは平衡性を示す。
電場と磁場の異なる位相相のチューニング性を実現し, 自明な位相相と複数の位相相の位相相転移を達成できた。
また, 実験結果の再現に加えて, トポロジカル絶縁バルクおよびヘリカルエッジモードの起源を説明する, 現実的なモデルに関する理論的研究結果も提示する。
我々の実験および理論的結果は、時間反転不変量 $\mathbb{Z}_2$ のトポロジカル位相を実現するための実行可能な経路を確立する。
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