Нестандартная динамика электронов в топологических изоляторах, помещенных в магнитное поле: эффекты фазы Берри

Изучается квазиклассическая динамика носителей тока, движущихся по поверхности 3D топологического изолятора типа Bi$_2$Te$_3$, помещенного в постоянное магнитное поле. Учтены эффекты, связанные с изменением симметрии электронных изоэнергетических поверхностей (контуров), а также с ненулевой кривизной Берри. Показано, что в отличие от стандартной динамики электронов, движущихся в постоянном и однородном магнитном поле по траекториям, определяемым из условия $E(k)=\text{const}$ и $p_z=\text{const}$, возникают эффекты, связанные как с появлением аномальной скорости, пропорциональной кривизне Берри, так и с искривлением траекторий, связанным с добавкой к энергии, пропорциональной орбитальному магнитному моменту волнового пакета. Это должно привести к изменению условий циклотронного резонанса поверхностных электронов. И хотя в магнитном поле разрушаются симметрия к инверсии времени и топологический порядок, исследование циклотронного резонанса позволяет определить, являлся ли данный изолятор тривиальным или нетривиальным в нулевом поле.