ИСТИНА

Физика топологических изоляторов является одним из наиболее быстро развивающихся направлений современной физики твердого тела. В объемном энергетическом спектре топологических изоляторов в силу сильного спин-орбитального взаимодействия происходит инверсия термов, отвечающих зоне проводимости и валентной зоне, в результате чего на поверхности материала (в 3-мерном случае) или на его краю (в 2-мерном) возникают проводящие электронные состояния с бесщелевым дираковским законом дисперсии. Важно, что эти электронные состояния являются спин-поляризованными, т.е. для них направление спина электрона перпендикулярно направлению его квазиимпульса, что, по крайней мере в теории, препятствует рассеянию назад, и приводит к росту подвижности таких «топологических» носителей заряда. Помимо топологических изоляторов, для которых существование поверхностных состояний обусловлено симметрией по отношению к обращению времени, существует другой класс топологически нетривиальных материалов – топологические кристаллические изоляторы, для которых возникновение топологических поверхностных состояний обусловлено симметрией кристаллической решетки. Важное отличие между этими двумя видами топологических изоляторов связано со следующим. В трехмерных топологических изоляторах топологические поверхностные состояния возникают на всех поверхностях материала, в то время как в топологических кристаллических изоляторах они формируются только на поверхностях, имеющих определенную кристаллографическую ориентацию. Помимо топологических, в полупроводниках могут возникать проводящие поверхностные электронные состояния, формирование которых не связано с инверсией зон в объеме материала. Возникает вопрос – каким образом можно экспериментально отличить топологически нетривиальные поверхностные состояния от тривиальных. Очевидно, для ответа на этот вопрос оптимальным является исследование топологических кристаллических изоляторов, для которых поверхностные состояния различного типа формируются на различных кристаллографических поверхностях. Настоящий проект направлен на поиск отличий свойств проводящих поверхностных электронных состояний, формирующихся в топологических кристаллических изоляторах на поверхностях с различной кристаллографической ориентацией. Этот поиск будет производиться с помощью исследований фотоэлектромагнитного эффекта. Ранее было показано, что для топологических изоляторов амплитуда эффекта масштабируется в зависимости от потока падающих квантов для топологической фазы и от мощности падающего излучения – для нормальной. В проекте будет исследовано, насколько подобная закономерность справедлива в случае топологических кристаллических изоляторов.