Элементы теории топологических изоляторов

?

Элементы теории топологических изоляторов

Н. Новгород : Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского, 2025.

В учебном пособии излагаются элементы теории и описание избранных экспериментальных результатов, полученных в активно развивающейся физике топологических изоляторов. Рассмотрены наиболее простые модели поверхностных и краевых состояний в двумерных и трёхмерных топологических изоляторах, их структура в магнитном поле, а также основы топологических методов для определения их свойств. Обсуждаются модели квантовых точек, формируемых в топологических изоляторах. Приведены вопросы и задачи для самостоятельной работы. Пособие предназначено для использования в рамках общих и специальных курсов «Теория полупроводников», «Квантовая теория твёрдых тел», «Теория низкоразмерных систем», «Спин-зависимые явления в полупроводниках», читаемых студентам физического факультета ННГУ, обучающимся по направлениям подготовки 03.03.02 «Физика», 03.04.02 «Физика», 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника».
ISBN 978-5-91326-978-2

Научное направление: Физика Нанотехнологии

Язык: русский

Элементы теории топологических изоляторов

Импульсное лазерное облучение светоизлучающих структур со слоем (Ga,Mn)As

Хомицкий Д. В., Звонков Б. Н., Вихрова О. В. и др., Физика твердого тела 2021 Т. 63 № 9 С. 1245–1252

Сочетанием методов МОС-гидридной эпитаксии и импульсного лазерного нанесения изготовлены гетеронаноструктуры InGaAs/GaAs со слоем (Ga, Mn)As на поверхности, и исследовано влияние воздействия импульсного эксимерного лазера (длина волны 248 nm, длительность импульса ~30 ns, плотность энергии в диапазоне 200-360 mJ/cm2) на их излучательные, структурные и гальваномагнитные свойства. При исследованиях использовалась спектроскопия фотолюминесценции, дополненная возможностью анализа поляризационных характеристик ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Воздействие импульсов эксимерного лазера на светоизлучающие InGaAs/GaAs-структуры с (Ga, Mn)As-слоем

Хомицкий Д. В., Вихрова О. В., Данилов Ю. А. и др., Физика твердого тела 2021 Т. 63 № 3 С. 346–355

Исследована возможность модифицирования лазерным отжигом свойств слоя (Ga, Mn)As, расположенного на поверхности квантово-размерной InGaAs/GaAs-структуры, с сохранением ее излучательных свойств. Для проведения исследований сочетанием методов МОС-гидридной эпитаксии и импульсного лазерного нанесения были изготовлены структуры с четырьмя квантовыми ямами InGaAs/GaAs, (содержание индия от 0.08 до 0.25), расположенными на различном расстоянии от слоя (Ga, Mn)As. В процессе исследований ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Quasistationary states in a quantum dot formed at the edge of a topological insulator by magnetic barriers with finite transparency

Хомицкий Д. В., Lavrukhina E. A., Journal of Physics: Conference Series 2021 Vol. 2103 Article 012201

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Role of resident electrons in the manifestation of a spin polarization memory effect in Mn delta-doped GaAs heterostructures

Хомицкий Д. В., Dorokhin M. V., Ved M. V. и др., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2021 Vol. 104 No. 12 Article 125309

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Спин-зависимое туннелирование в двойной квантовой точке в режиме "медленной" эволюции

Хомицкий Д. В., Запруднов Н. А., Физика и техника полупроводников 2022 Т. 56 № 10 С. 973–978

Исследована динамика туннелирования и спина для дырочных состояний в двойной квантовой точке на основе GaAs при наличии сильного спин-орбитального взаимодействия и периодического электрического поля. Рассмотрены режимы туннелирования с переворотом спина в условиях "медленной" эволюции, при которой частота поля меньше остальных энергетических параметров стационарной части гамильтониана. Обнаружено, что в таких условиях туннелирование с переворотом спина может ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Effect of pulsed laser annealing on the properties of (Ga,Mn)As layers

Хомицкий Д. В., Kalentyeva I. L., Vikhrova O. V. и др., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2022 Vol. 556 Article 169360

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Formation of bound states from the edge states of 2D topological insulator by macroscopic magnetic barriers

Хомицкий Д. В., Konakov A. A., Lavrukhina E. A., Journal of Physics: Condensed Matter 2022 Vol. 34 Article 405302

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Single-spin Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interferometry of Zeeman-split states with strong spin-orbit interaction in a double quantum dot

Хомицкий Д. В., Studenikin S. A., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2022 Vol. 106 No. 19 Article 195414

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Формирование связанных состояний и управление их локализацией в двойной квантовой точке на крае двумерного топологического изолятора с магнитными барьерами

Хомицкий Д. В., Лаврухина Е. А., Тележников А. В., Физика и техника полупроводников 2023 Т. 57 № 7 С. 551–554

Разработана модель локализованных состояний в двойной квантовой точке на крае топологического изолятора на основе квантовой ямы HgTe/CdTe, сформированной тремя магнитными барьерами. Исследованы особенности энергетического спектра, плотности вероятности и спиновой плотности квантовых состояний в зависимости от ориентации векторов намагниченности магнитных барьеров. Изучена локализация волновых функций слева и справа от точки антикроссинга в спектре и сделан вывод ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Controllable single-spin evolution at subharmonics of electric dipole spin resonance enhanced by four-level Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interference

Хомицкий Д. В., Bastrakova M. V., Munyaev V. O. и др., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2023 Vol. 108 No. 20 Article 205404

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Управление спиновой динамикой в двойной квантовой точке в условиях электрического дипольного спинового резонанса через перестраиваемое спин-орбитальное взаимодействие

Хомицкий Д. В., Запруднов Н. А., Физика и техника полупроводников 2024 Т. 58 № 4 С. 173–178

Рассматривается влияние соотношения вкладов Рашбы и Дрессельхауза в спин-орбитальном взаимодействии на траекторию спина на сфере Блоха, индуцируемую периодическим электрическим полем в двойной квантовой точке в полупроводнике GaAs, при условии электрического дипольного спинового резонанса. Показано, что изменение амплитуды параметра Рашбы, которое может быть осуществлено полем затвора, приводит к изменению плоскости вращения спина в широких пределах. Предсказанный ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Управление локализацией зарядовой и спиновой плотности в двойной квантовой точке на крае топологического изолятора как физическая основа операций с кубитами

Хомицкий Д. В., Лаврухина Е. А., Физика и техника полупроводников 2025 Т. 59 № 6 С. 344–349

Исследованы методы управления пространственной локализацией и спиновой поляризацией состояний в модели двойной квантовой точки на крае топологического изолятора на основе квантовой ямы HgTe/CdTe, сформированной тремя магнитными барьерами. Обнаружены переходы в спектре под действием резонансного электрического поля, для которых начальные и конечные состояния отвечают различной пространственной локализации либо определенному знаку выбранной спиновой проекции. На их основе ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Моделирование уровней Ландау, холловского и продольного сопротивления в топологическом андерсоновском изоляторе в квантовой яме HgTe/Hg0.3Cd0.7Te

Хомицкий Д. В., Лаврухина Е. А., Тележников А. В. и др., Физика и техника полупроводников 2025 Т. 59 № 6 С. 337–342

Исследуются уровни Ландау, условия наблюдения квантования холловского сопротивления и поведение продольного сопротивления краевых состояний в магнитном поле для квантовой ямы HgTe/Hg0.3Cd0.7Te ориентации (013) и ширины 14.1 нм со спектром полуметалла, вблизи точки зарядовой нейтральности. Основываясь на результатах недавних экспериментов для такой структуры с беспорядком в фазе топологического андерсоновского изолятора и привлекая теорию локализации краевых состояний ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

ЛЗШМ- и ЭДСР-интерферометрии и одноэлектронная динамика в двойной квантовой точке на краю топологического изолятора с магнитными барьерами

Хомицкий Д. В., Лаврухина Е. А., Журнал экспериментальной и теоретической физики 2026 Т. 169 № 6 С. 668–687

Представлены результаты моделирования одноэлектронной динамики в режимах интерференции Ландау-Зенера-Штюкельберга-Майораны и электрического дипольного спинового резонанса для двойной квантовой точки, образованной тремя магнитными барьерами на краю топологического изолятора, сформированного на базе квантовой ямы HgTe/CdHgTe. Выбраны параметры системы, обеспечивающие присутствие четырех дискретных уровней, для которых реализуется связанная динамика спиновой и координатной степеней свободы. Результаты численного моделирования показывают, что ...

Добавлено: 6 сентября 2026 г.

Strain-induced superconducting proximity effect in the topological insulator TaSe3

Lukmanova R.M., Cohn I.A., Minakova V. E. и др., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2025 Vol. 111 No. 22 Article 224510

Магнитосопротивление структур сверхпроводник–топологический изолятор–сверхпроводник, где индий выступает в роли сверхпроводника, а TaSe3 – в роли топологического изолятора, демонстрирует ступенчатые особенности сопротивления под действием магнитных полей. Эти ступени сопротивления являются результатом подавления сверхпроводимости, вызванного эффектом сверхпроводящей близости как в объёмных, так и в поверхностных состояниях топологического изолятора. Положение и амплитуда ступеней, возникающих приблизительно при 0,1 Тл, ...

Добавлено: 11 марта 2026 г.

Electronic localization on the structural inhomogeneities formed due to Bi and Te deficiency in the MBE grown films of AF topological insulator MnBi2Te4: Evidence from spectroscopic ellipsometry and infrared studies

Kovaleva N. N., Chvostova D., Fursova T. N. и др., Journal of Chemical Physics 2025 Vol. 163 No. 19 Article 194711

Добавлено: 18 февраля 2026 г.

Competitive helical bands and highly efficient diode effect in F/S/TI/S/F hybrid structures

Карабасов Т., Бобкова И. В., Pavel M. Marychev и др., Beilstein Journal of Nanotechnology 2025 Vol. 17 P. 15–23

Добавлено: 22 декабря 2025 г.

Mastering the growth of antimonene on Bi2Se3: Strategies and insights

Flammini R., Hogan C., Colonna S. и др., Applied Physics Reviews 2025 Vol. 12 No. 1 Article 011336

Добавлено: 6 сентября 2025 г.

УРОВНИ ЛАНДАУ НА ПОВЕРХНОСТИ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ИЗОЛЯТОРА С ЗАДАННЫМ БЕСПОРЯДКОМ

Амиров Э. Ш., Карабасов Т., Васенко А. С., В кн.: Избранные труды II Всероссийской молодежной школы-конференции «СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИКА, МАТЕМАТИКА, ЦИФРОВЫЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ (ФМЦН-23)».: Уфа: Издательство БГПУ, 2023. С. 20–23.

Феноменологически топологический изолятор – это материал, который проводит ток по поверхности, в то же время являясь изолятором изнутри [2]. Данный материал представляет интерес в области квантовых вычислений из-за сильного спин-орбитального взаимодействия; нашлось практическое применения топологического изолятора в оптоэлектронных устройствах, сверхпроводниковых диодах [1; 5; 10; 11; 12; 13]. В данной работе изучаются влияние примесей на поверхности ...

Добавлено: 25 декабря 2023 г.

Topological Josephson junction in transverse magnetic field

Backens S., Shnirman A., Махлин Ю. Г., JETP Letters 2022 Vol. 116 No. 12 P. 891–895

Добавлено: 10 декабря 2022 г.

Прерывание нелокальной проводимости двумерного топологического изолятора на основе HgTe

Галиуллин А. А., Соболевский О. А., Михайлов Н. Н. и др., В кн.: XXIV Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников.: Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, 2022. С. 153.

Демонстрируется влияние длины края двумерного топологического изолятора на основе квантовой 8 нм ямы HgTe на нелокальный транспорт. Предложена и реализована геометрия структуры типа длинного края. Показано, что вклад длинного края в кондактанс мал по сравнению с вкладом короткого края. Данная геометрия позволяет полностью поляризовать ток по спину. ...

Добавлено: 7 декабря 2022 г.

О перколяционном режиме объемного транспорта в топологическом изоляторе Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S

Пудалов В. М., Сахин В. О., Куковицкий Е. Ф. и др., Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики 2022 Т. 115 № 4 С. 270–276

C помощью электронного спинового резонанса было зафиксировано формирование наноразмерных “капель” заряда в объеме трехмерного топологического изолятора Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S. Поскольку электроны и дырки “заперты” в этих каплях на большом расстоянии друг от друга, их участие в проводимости путем обычного переноса заряда невозможно. Наши транспортные измерения показывают,что при относительно высоких температурах объемная проводимость носит активационный характер с энергиями активации, которые ...

Добавлено: 16 ноября 2022 г.

Effect of Sr Doping on Structural and Transport Properties of Bi2Te3

Кунцевич А. Ю., Materials 2022 Vol. 14 No. 24 P. 7528–7528

Добавлено: 17 июня 2022 г.

Reentrant superconductivity in proximity to a topological insulator

T. Karabassov, A.A. Golubov, Silkin V. M. и др., Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 2021 Vol. 103 P. 224508-1–224508-9

Добавлено: 4 июня 2021 г.