Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2025, выпуск 8 » Статья стр. 480
<<<>>>
Дробовой шум в интерферометре Ааронова-Бома на основе геликоидальных краевых состояний
Российский научный фонд, 25-12-00212
Ниязов Р.А. 1,2, Крайнов И.В.1, Аристов Д.Н.1,2,3, Качоровский В.Ю.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Гатчина, Ленинградская обл., Россия
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: niyazov_ra@pnpi.nrcki.ru
Поступила в редакцию: 15 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 29 октября 2025 г.
Принята к печати: 6 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 25 декабря 2025 г.
PDF версия
Исследован дробовой шум в интерферометрах Ааронова-Бома, образованных геликоидальными краевыми состояниями двумерных топологических изоляторов. Показано, что измерения шума предоставляют уникальные возможности в изучении нарушения топологической защиты. В отличие от обычных интерферометров, где интерференция происходит в баллистическом режиме, для проявления интерференционных эффектов в геликоидальных системах требуется наличие дефектов, приводящих к рассеянию назад. Полученный ключевой результат заключается в том, что фактор Фано демонстрирует осцилляции с периодом магнитного потока Δphi=1/2, причем амплитуда осцилляций прямо пропорциональна силе рассеяния назад. Более того, показано, что одновременное измерение кондактанса и шума позволяет прямо определять вероятность рассеяния назад без детального знания свойств контактов. Это дает ключевой экспериментальный инструмент для идентификации и количественного определения механизмов, ответственных за нарушение топологической защиты в реальных материалах. Полученные результаты особенно важны для недавних экспериментов с квантовыми точечными контактами к геликоидальным краевым состояниям и предлагают шумовой спектроскопический метод для характеризации топологических фаз. Также сравниваются наши результаты со случаем обычного бесспинового одноканального интерферометра. Ключевые слова: cпиральные краевые состояния, топологические изоляторы, дробовой шум, эффект Ааронова-Бома, топологическая защита.
  1. M.Z. Hasan, C.L. Kane. Rev. Mod. Phys., 82 (4), 3045 (2010)
  2. X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Rev. Mod. Phys., 83 (4), 1057 (2011)
  3. B. Bernevig, T. Hughes. Topological Insulators and Topological Superconductors, (Princeton University Press, Princeton, 2013)
  4. E. Olshanetsky, Z. Kvon, G. Gusev, N. Mikhailov. Physica E, 147, 115605 (2023)
  5. M.J.M. de Jong, C.W.J. Beenakker. Mesoscopic Electron Transport, L. Sohn, L. Kouwenhoven, ed by G. Schön, 345 NATO ASI Series E, 225--258, (Kluwer Academic Publishing, Dordrecht, 1997)
  6. Y. Blanter, M. Buttiker. Phys. Rep., 336 (1-2), 1 (2000)
  7. N. Lezmy, Y. Oreg, M. Berkooz. Phys. Rev. B, 85 (23), 235304 (2012)
  8. A. Del Maestro, T. Hyart, B. Rosenow. Phys. Rev. B, 87 (16), 165440 (2013)
  9. E.S. Tikhonov, D.V. Shovkun, V.S. Khrapai, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. JETP Lett., 101 (10), 708 (2015)
  10. A. Mani, C. Benjamin. Sci. Rep., 7 (1) (2017)
  11. J.I. Vayrynen, L.I. Glazman. Phys. Rev. Lett., 118 (10), 106802 (2017)
  12. S.U. Piatrusha, L.V. Ginzburg, E.S. Tikhonov, D.V. Shovkun, G. Koblmuller, A.V. Bubis, A.K. Grebenko, A.G. Nasibulin, V.S. Khrapai. JETP Lett., 108 (1), 71 (2018)
  13. P.D. Kurilovich, V.D. Kurilovich, I.S. Burmistrov, Y. Gefen, M. Goldstein. Phys. Rev. Lett., 123 (5), 056803 (2019)
  14. V.D. Kurilovich, P.D. Kurilovich, I.S. Burmistrov, M. Goldstein. Phys. Rev. B, 99, 085407 (2019)
  15. B.V. Pashinsky, M. Goldstein, I.S. Burmistrov. Phys. Rev. B, 102 (12), 125309 (2020)
  16. C.-H. Hsu, P. Stano, J. Klinovaja, D. Loss. Semicond. Sci. Tech., 36 (12), 123003 (2021)
  17. B. Probst, P. Virtanen, P. Recher. Phys. Rev. B, 106 (8), 085406 (2022)
  18. S. Mishra, C. Benjamin. Phys. Rev. B, 108 (11), 115301 (2023)
  19. J.I. Vayrynen, M. Goldstein, L.I. Glazman. Phys. Rev. Lett., 110 (21), 216402 (2013)
  20. P.P. Aseev, K.E. Nagaev. Phys. Rev. B, 94 (4), 045425 (2016)
  21. И.В. Крайнов, Р.А. Ниязов, Д.Н. Аристов, В.Ю. Качоровский. Письма ЖЭТФ, 122 (8), 495 (2025)
  22. Y. Aharonov, D. Bohm. Phys. Rev., 115 (3), 485 (1959)
  23. Y. Aharonov, D. Bohm. Phys. Rev., 130 (4), 1625 (1963)
  24. M. Buttiker, Y. Imry, M.Y. Azbel. Phys. Rev. A, 30 (4), 1982 (1984)
  25. M. Buttiker, Y. Imry, R. Landauer, S. Pinhas. Phys. Rev. B, 31 (10), 6207 (1985)
  26. E.A. Jagla, C.A. Balseiro. Phys. Rev. Lett., 70 (5), 639 (1993)
  27. A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov. Phys. Rev. Lett., 105 (3), 036402 (2010)
  28. P.M. Shmakov, A.P. Dmitriev, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 85 (7), 75422 (2012)
  29. P.M. Shmakov, A.P. Dmitriev, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 87 (23), 235417 (2013)
  30. A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov, P.M. Shmakov. JETP Lett., 100 (12), 839 (2015)
  31. A.P. Dmitriev, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii, D.G. Polyakov. Phys. Rev. B, 96 (11), 115417 (2017)
  32. R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 98 (4), 045418 (2018)
  33. R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. npj Comput. Mater., 6 (1) (2020)
  34. R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 103 (12), 125428 (2021)
  35. R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. JETP Lett., 113 (11), 689 (2021)
  36. R.A. Niyazov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. Phys. Rev. B, 108 (7), 075424 (2023)
  37. D.E. Feldman, Y. Gefen, A. Kitaev, K.T. Law, A. Stern. Phys. Rev. B, 76 (8), 085333 (2007)
  38. C. Wang, D.E. Feldman. Phys. Rev. B, 82 (16), 165314 (2010)
  39. G. Yang. Phys. Rev. B, 91 (11), 115109 (2015)
  40. K. Kobayashi, M. Hashisaka. J. Phys. Soc. Jpn., 90 (10), 102001 (2021)
  41. J.M. Edge, J. Li, P. Delplace, M. Buttiker. Phys. Rev. Lett., 110 (24), 246601 (2013)
  42. F. Dolcini. Phys. Rev. B, 92 (15), 155421 (2015)
  43. H.R. Shea, R. Martel, P. Avouris. Phys. Rev. Lett., 84 (19), 4441 (2000)
  44. V. Piazza, F. Beltram, W. Wegscheider, C.-T. Liang, M. Pepper. Phys. Rev. B, 62 (16), R10630 (2000)
  45. A. Fuhrer, S. Luscher, T. Ihn, T. Heinzel, K. Ensslin, W. Wegscheider, M. Bichler. Nature, 413 (6858), 822 (2001)
  46. U.F. Keyser, C. Fuhner, S. Borck, R.J. Haug, M. Bichler, G. Abstreiter, W. Wegscheider. Phys. Rev. Lett., 90 (19), 196601 (2003)
  47. S. Zou, D. Maspoch, Wang, C.A. Mirkin, G.C. Schatz. Nano Lett., 7 (2), 276 (2007)
  48. S. Munyan, A. Rashidi, A.C. Lygo, R. Kealhofer, S. Stemmer. Nano Lett., 23 (12), 5648 (2023)
  49. L. Du, I. Knez, G. Sullivan, R.-R. Du. Phys. Rev. Lett., 114 (9), 96802 (2015)
  50. S.-B. Zhang, Y.-Y. Zhang, S.-Q. Shen. Phys. Rev. B, 90 (11), 115305 (2014)
  51. L.-H. Hu, D.-H. Xu, F.-C. Zhang, Y. Zhou. Phys. Rev. B, 94 (8), 85306 (2016)
  52. R.A. Niyazov, I.V. Krainov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. JETP Lett., 119 (5), 372 (2024)
  53. R.A. Niyazov, I.V. Krainov, D.N. Aristov, V.Y. Kachorovskii. Semiconductors, 59 (8), 426 (2025)
  54. K.E. Nagaev, S.V. Remizov, D.S. Shapiro. JETP Lett., 108 (10), 664 (2018)
  55. D.V. Khomitsky, A.A. Konakov, E.A. Lavrukhina. J. Phys. Condens. Matter, 34 (40), 405302 (2022)
  56. V.A. Sablikov, A.A. Sukhanov. Phys. Rev. B, 103 (15), 155424 (2021).

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme