Probing the Topological Surface State in Bi2Se3Thin Films Using Temperature-Dependent Terahertz Spectroscopy

拓扑绝缘体 表面状态 太赫兹辐射 凝聚态物理 材料科学 自旋电子学 光谱学 太赫兹光谱与技术 散射 物理 光电子学 曲面(拓扑) 光学 铁磁性 量子力学 数学 几何学
作者
Varun S. Kamboj,Angadjit Singh,T. Ferrus,Harvey E. Beere,L. B. Duffy,T. Hesjedal,C. H. W. Barnes,D. A. Ritchie
出处
期刊:ACS Photonics [American Chemical Society]
卷期号:4 (11): 2711-2718 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acsphotonics.7b00492
摘要

Strong spin–momentum coupling in topological insulators gives rise to topological surface states, protected against disorder scattering by time reversal symmetry. The study of these exotic quantum states not only provides an opportunity to explore fundamental phenomenon in condensed matter physics, such as the spin Hall effect, but also lays the foundation for applications in quantum computing to spintronics. Conventional electrical measurements suffer from substantial bulk interference, making it difficult to clearly identify topological surface state from the bulk. We use terahertz time-domain spectroscopy to study the temperature-dependent optical behavior of a 23-quintuple-thick film of bismuth selenide (Bi2Se3), allowing the deconvolution of the surface state response from the bulk. The signatures of the topological surface state at low temperatures (<30 K) with the optical conductance of Bi2Se3 exhibiting a metallic behavior are observed. Measurement of carrier dynamics results in an optical mobility exceeding 2000 cm2/V·s at 4 K, indicative of a surface-dominated response. A scattering lifetime of ∼0.18 ps and a carrier density of 6 × 1012 cm–2 at 4 K were obtained from the terahertz time-domain spectroscopy measurement. The terahertz conductance spectra reveal characteristic features at ∼1.9 THz, attributed to the optical phonon mode, which becomes less prominent with falling temperature. The electrical transport measurements reveal weak antilocalization behavior in our Bi2Se3 sample, consistent with the presence of a topological surface state.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
历史真相发布了新的文献求助10
刚刚
大个的应助被明亮踏歌采纳,获得10
刚刚
隐形曼青的应助被123采纳,获得10
刚刚
1秒前
Zwt完成签到,获得积分10
1秒前
mcywa发布了新的文献求助10
1秒前
777777完成签到,获得积分10
2秒前
华华华发布了新的文献求助10
2秒前
科研大啦完成签到,获得积分10
2秒前
机灵的宛亦完成签到 ,获得积分10
2秒前
宗铁强完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
4秒前
wenwen完成签到,获得积分10
4秒前
lvlihan发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
乐乐的应助被Caicai采纳,获得10
5秒前
HuiBoShi完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.2的应助被Zebra采纳,获得10
6秒前
柏佳怡发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
李达康完成签到,获得积分20
7秒前
聪慧含烟发布了新的文献求助20
8秒前
mm完成签到,获得积分10
8秒前
Lcs发布了新的文献求助10
8秒前
Eyrola发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
潇洒雁风完成签到,获得积分10
9秒前
DDD发布了新的文献求助10
9秒前
smile完成签到,获得积分10
9秒前
七七完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI6.4的应助被牙瓜采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
自信天真发布了新的文献求助10
11秒前
哇owao完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
Critical Bildung: Hegel and the Logic of Diremption 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8036159
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9472370
关于积分的说明 21258763
捐赠科研通 7605874
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3390063
关于科研通互助平台的介绍 2522002
邀请新用户注册赠送积分活动 2427312