Осцилляции Шубникова–де Гааза в трехмерном топологическом изоляторе на основе напряженной пленки HgTe в наклонном магнитном поле

Работа посвящена особенностям формирования уровней Ландау в трехмерном топологическом изоляторе на основе напряженной пленки теллурида ртути толщиной 80 нм в наклонном магнитном поле. Экспериментально изучено магнетосопротивление оснащенных затвором холловских мостиков при температуре 1.9 К и в магнитном поле до 10 Тл. Затвор позволял изменять положение уровня Ферми из валентной зоны в зону проводимости, минуя объемную щель. Образцы устанавливались на поворотной платформе, позволяющей произвольным образом изменять угол между направлением магнитного поля и перпендикуляром к плоскости образца от 0 до 90$^\circ$. Обнаружено, что осцилляции Шубникова–де Гааза формируются при условии, когда перпендикулярная компонента магнитного поля превышает 0.4 Тл, вне зависимости от приложенного затворного напряжения. Однако чувствительность системы к параллельной компоненте магнитного поля принципиальным образом зависит от приложенного затворного напряжения: в условиях, когда уровень Ферми находится в объемной щели и проводимость определяется поверхностными состояниями, амплитуда и положение осцилляций Шубникова–де Гааза относительно перпендикулярной компоненты поля остаются неизменными даже в условиях, когда параллельная компонента поля в 2 раза превышает перпендикулярную. В сильных магнитных полях наблюдается эффект подавления амплитуды осцилляций параллельной компонентной поля. Напротив, если уровень Ферми находится в валентной зоне или зоне проводимости, то параллельная компонента поля не только влияет на амплитуду осцилляций, но и приводит к их перестройке, например, формированию новых минимумов, связанных с Зеемановским расщеплением. Обнаруженное поведение системы укладывается в современные представления о спиновой поляризации поверхностных состояний трехмерных топологических изоляторов и вырожденных по спину объемных носителей.