Терагерцовое фотосопротивление высокоподвижного трехмерного топологического изолятора на основе напряженной пленки HgTe

Институт физики полупроводников

Магнитополевые зависимости фотосопротивления, измеренные при различных напряжениях на затворе, соответствующим положению уровня Ферми в объемной валентной зоне, в щели спектра и в объемной зоне проводимости. Сплошная и пунктирные серые линии схематично соответствуют положению ЦР, BCR, и фундаментальной частоте BF, которая определяет период МИРО

Авторы: М.Л. Савченко, З.Д. Квон, Н.Н. Михайлов

Впервые выполнено экспериментальное исследование терагерцового фотосопротивления трехмерного топологического изолятора (3D ТИ) на основе напряженной пленки HgTe. Изучены особенности терагерцового фотосопротивления, вызванного циклотронным резонансом (ЦР) поверхностных топологических фермионов Дирака (ДФ). На основе анализа измерений построена нетривиальная затворная зависимость циклотронной массы поверхностных Дираковских фермионов. При промежуточных электронных концентрациях наблюдаются дополнительные резонансные особенности. Показано, что они являются магнитомежподзонными осцилляциями, сформированные поверхностными ДФ и объемными электронами. При максимальных концентрациях электронов впервые для 3D топологических изоляторов наблюдались индуцированные терагерцовым излучением 1/B-периодические осцилляции, связанные с гармониками ЦР. Показано, что они аналогичны индуцированным микроволновым излучением осцилляциям сопротивления (МИРО), которые наблюдались ранее в высокоподвижных гетероструктурах на основе GaAs. Это наблюдение свидетельствует о высоком качестве двумерной электронной системы, сформированной геликоидальными поверхностными состояниями в напряженных пленках HgTe.

Публикации:

  1. L. Savchenko, M. Otteneder, I. A. Dmitriev, N. N. Mikhailov, Z. D.Kvon, S. D. Ganichev, “Terahertz photoresistivity of a high-mobility 3D topological insulator based on a strained HgTe film”, Appl. Phys. Lett, 117 (2020).
Схематическое изображение измеряемой структуры (стрелками указаны области поверхностных Дираковских фермионов); (б) Затворная зависимость полученной циклотронной массы.