ИСТИНА

Теоретическое предсказание и последующее экспериментальное подтверждение существования нового класса веществ – топологических изоляторов – привело к началу интенсивных исследований в данном направлении. Подавляющее большинство экспериментальных работ, посвященных данной тематике, использует методику ARPES, позволяющую получать прямую информацию о законе дисперсии носителей заряда вблизи поверхности полупроводника, а также в его объеме. В то же время основные надежды, касающиеся возможного использования топологических изоляторов, связаны с измерениями электронного транспорта вдоль поверхности. Интерпретация подобных измерений в объемных образцах существенно лимитируется тем фактом, что объем топологического изолятора шунтирует поверхностную проводимость, и выделить вклад поверхности оказывается во многих случаях затруднительным. Наш подход к данной проблеме связан с двумя обстоятельствами. Первое – необходимо найти экспериментальные методики, связанные с транспортом носителей заряда, которые были бы малочувствительны к объемным состояниям. Второе – важно проследить, как видоизменяется тот или иной эффект при переходе от топологической фазы к фазе тривиального изолятора в ряду твердых растворов. Эти подходы были использованы в применении к твердым растворам Hg1-xCdxTe на основе топологического изолятора HgTe. Образцы представляли собой эпитаксиальные пленки Hg1-xCdxTe составов по x от 0.13 (топологическая фаза) до 0.17 (фаза тривиального изолятора), веращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Исследовались фотопроводимость и фотоэлектромагнитный эффект под действием импульсов лазерного терагерцового излучения с длиной волны от 90 до 280 мкм, длительностью около 100 нс, в магнитном поле до 5 Тл при температуре образца 4.2 К. Показано, что исследованные фотоэлектрические эффекты существенно изменяются при переходе из топологической фазы в фазу тривиального изолятора. Фотопроводимость является положительной и задержанной в фазе топологического изолятора, в то время как в фазе тривиального изолятора она отрицательная и незадержанная. Фотоэлектромагнитный эффект меняет знак при таком переходе: направление результирующего потока носителей заряда от поверхности в объем при терагерцовом фотовозбуждении в топологической фазе изменяется на противоположное в фазе тривиального изолятора. В образце, находящемся вблизи перехода по составу, знак ФЭМ эффекта зависит от длины волны лазерного излучения. В работе обсуждаются возможные механизмы, ответственные за появление наблюдаемых эффектов.