論文の概要: Transport response of topological hinge modes in $\alpha$-Bi$_4$Br$_4$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.09487v2
- Date: Wed, 14 Feb 2024 11:50:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-15 18:56:17.129164
- Title: Transport response of topological hinge modes in $\alpha$-Bi$_4$Br$_4$
- Title（参考訳）: $\alpha$-Bi$_4$Br$_4$における位相ヒンジモードの輸送応答
- Authors: Md Shafayat Hossain, Qi Zhang, Zhiwei Wang, Nikhil Dhale, Wenhao Liu,
Maksim Litskevich, Brian Casas, Nana Shumiya, Jia-Xin Yin, Tyler A. Cochran,
Yongkai Li, Yu-Xiao Jiang, Ying Yang, Guangming Cheng, Zi-Jia Cheng, Xian P.
Yang, Nan Yao, Titus Neupert, Luis Balicas, Yugui Yao, Bing Lv, M. Zahid
Hasan
- Abstract要約: 断熱バルクおよび表面エネルギーギャップ内に存在する空隙のない位相ヒンジ状態における量子輸送の最初の証拠を示す。
本研究は, トポロジ的特性と量子コヒーレンスを兼ね備えたトポロジ的ヒンジモードの量子輸送応答を総合的に明らかにした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.583792027812775
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Electronic topological phases are renowned for their unique properties, where
conducting surface states exist on the boundary of an insulating
three-dimensional bulk. While the transport response of the surface states has
been extensively studied, the response of the topological hinge modes remains
elusive. Here, we investigate a layered topological insulator
$\alpha$-Bi$_4$Br$_4$, and provide the first evidence for quantum transport in
gapless topological hinge states existing within the insulating bulk and
surface energy gaps. Our magnetoresistance measurements reveal pronounced h/e
periodic (where h denotes Planck's constant and e represents the electron
charge) Aharonov-Bohm oscillation. The observed periodicity, which directly
reflects the enclosed area of phase-coherent electron propagation, matches the
area enclosed by the sample hinges, providing compelling evidence for the
quantum interference of electrons circumnavigating around the hinges. Notably,
the h/e oscillations evolve as a function of magnetic field orientation,
following the interference paths along the hinge modes that are allowed by
topology and symmetry, and in agreement with the locations of the hinge modes
according to our scanning tunneling microscopy images. Remarkably, this
demonstration of quantum transport in a topological insulator can be achieved
using a flake geometry and we show that it remains robust even at elevated
temperatures. Our findings collectively reveal the quantum transport response
of topological hinge modes with both topological nature and quantum coherence,
which can be directly applied to the development of efficient quantum
electronic devices.
- Abstract（参考訳）: 電子位相相は、絶縁された3次元バルクの境界に導電性表面状態が存在するユニークな性質で有名である。
表面状態の輸送応答は広く研究されているが、トポロジ的ヒンジモードの応答は解明されていない。
ここでは、層状位相絶縁体$\alpha$-bi$_4$br$_4$を調べ、絶縁バルクおよび表面エネルギーギャップに存在するギャップのない位相ヒンジ状態における量子輸送の最初の証拠を提供する。
我々の磁気抵抗測定では、h/e周期的(hはプランク定数、eは電子電荷を表す)アハロノフ・ボーム振動が明らかである。
観察された周期性は、位相コヒーレント電子伝播の密閉領域を直接反射し、サンプルヒンジで囲まれた領域と一致し、ヒンジを囲む電子の量子干渉の説得力のある証拠を与える。
特に、h/e振動は、トポロジーと対称性によって許容されるヒンジモードに沿った干渉経路に従って磁場配向の関数として発展し、走査型トンネル顕微鏡画像によるヒンジモードの位置と一致している。
興味深いことに、このトポロジカル絶縁体における量子輸送の実証は、フレーク幾何学を用いて達成することができ、高温でも頑健であることを示す。
本研究は, 位相的特性と量子コヒーレンスを両立させた位相的ヒンジモードの量子輸送応答を総合的に明らかにし, 効率的な量子電子デバイスの開発に直接適用できることを示した。
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