Interested Article - Топологический изолятор

Утрированная фазовая диаграмма с топологическими изоляторами, тривиальными изоляторами и проводниками. Не существует непрерывной траектории на фазовой диаграмме от топологических изоляторов к тривиальным изоляторам не пересекающей проводящую фазу. На схеме изображен $\mathbb {Z} _{2}$ топологический инвариант, поскольку имеется два «островка» разных изоляторов.

Идеализированная зонная структура для трехмерного симметричного топологического изолятора с обращением времени. Уровень Ферми попадает в объёмную запрещенную зону, которую пересекают топологически защищенные состояния поверхности Дирака со спиновой текстурой .

Топологи́ческий изоля́тор — особый тип материала, который в объёме является диэлектриком (изолятором), а по поверхности проводит электрический ток .

Топологический изолятор является внутри изолятором по той же причине, что и «тривиальный» (обычный) изолятор: в зонной структуре существует энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости материала. Но в топологическом изоляторе эти зоны в неформальном смысле «скручены» относительно тривиального изолятора .

Примером топологического изолятора может служить очень тонкая (в противном случае нужный эффект топологического изолятора не достигается) плёнка теллурида ртути и минерал кавацулит , сначала полученный в лаборатории, и только затем обнаруженный в природе .

История

Первые модели трехмерных топологических изоляторов были предложены Б. А. Волковым и О. А. Панкратовым в 1985 году , а затем О. А. Панкратовым, С. В. Пахомовым и Волковым Б. А. в 1987 году было показано существование бесщелевых двумерных состояний Дирака на соприкосновении инверсных зон в гетероструктурах PbTe/SnTe и HgTe/CdTe . Существование межфазных состояний Дирака в HgTe/CdTe было экспериментально подтверждено группой Лорен В. Моленкамп в двумерных топологических изоляторах в 2007 году .

Топологические изоляторы, предсказанные в 1980-х годах, открытые в 2007 году сейчас активно изучаются.

Свойства

Поверхностное состояние трёхмерного топологического изолятора является новым типом двумерного электронного газа , где спин электрона связан с импульсом , то есть спин зависит от собственного движения электрона.

Применение

Предполагается использование топологических изоляторов в квантовых компьютерах в качестве носителей информации .

Применение в теории ^{[

прояснить

]}

Ссылки

// hi-news.ru, 8 Декабря 2016

Примечания

Moore, Joel E. (2010). "The birth of topological insulators". Nature (англ.) . 464 (7286): 194—198. Bibcode : . doi : . ISSN . PMID . S2CID .
Hasan, M.Z.; Moore, J.E. (2011). "Three-Dimensional Topological Insulators". Annual Review of Condensed Matter Physics (англ.) . 2 : 55—78. arXiv : . Bibcode : . doi : . S2CID .
Kane, C. L.; Mele, E. J. (2005). "Z ₂ Topological Order and the Quantum Spin Hall Effect". Physical Review Letters . 95 (14): 146802. arXiv : . Bibcode : . doi : . PMID . S2CID .
Zhu, Zhiyong; Cheng, Yingchun; Schwingenschlögl, Udo (2012-06-01). . Physical Review B (англ.) . 85 (23): 235401. Bibcode : . doi : . : . ISSN .
↑ от 14 марта 2013 на Wayback Machine // Lenta.ru, 11.03.2013
↑ Volkov, B. A.; Pankratov, O. A. (1985-08-25). . JETP Letters (англ.) . 42 (4): 178—181. из оригинала 17 июля 2023 . Дата обращения: 28 ноября 2023 .
↑ Pankratov, O. A.; Pakhomov, S. V.; Volkov, B. A. (1987-01-01). . Solid State Communications (англ.) . 61 (2): 93—96. Bibcode : . doi : . ISSN .
König, Markus; Wiedmann, Steffen; Brüne, Christoph; Roth, Andreas; Buhmann, Hartmut; Molenkamp, Laurens W.; Qi, Xiao-Liang; Zhang, Shou-Cheng (2007-11-02). . Science (англ.) . 318 (5851): 766—770. arXiv : . Bibcode : . doi : . ISSN . PMID . S2CID . из оригинала 29 ноября 2023 . Дата обращения: 28 ноября 2023 .
Грушина А. Топологическая защита квантовых вычислений // Наука и жизнь . — 2016. — № 12. — С. 13—18. — ISSN 0028-1263. — URL: от 8 января 2017 на Wayback Machine