Краевой и объемный транспорт в двумерном топологическом изоляторе на основе квантовой ямы CdHgTe

Работа посвящена экспериментальному изучению транспортного отклика квантовой ямы (КЯ) CdHgTe толщиной 11.5 нм. Получены зависимости локального и нелокального сопротивления в диапазоне температур от 0.1 до 20 К. Показано, что исследуемая система является двумерным топологическим изолятором (2Д ТИ). По сравнению с традиционными 2Д ТИ на основе HgTe КЯ толщиной 8 нм, исследуемая КЯ характеризуется одновременно значительно меньшей величиной энергетической щели и большей подвижностью носителей. Анализ полученных данных проведен с использованием компьютерного моделирования, учитывающего реальную геометрию образца, а также рассеяние между краевыми и объемными носителями. Показано, что вероятность рассеяния назад топологических электронов внутри края практически не зависит от температуры. Напротив, вероятность рассеяния из края в объем экспоненциально зависит от температуры, а подгонка этой зависимости стандартной активационной формулой является наиболее точным способом определения щели подвижности исследуемой системы. При этом даже при самой высокой температуре вероятность рассеяния между противонаправленными состояниями одного края на порядок превышает вероятность рассеяния в объем, что делает этот механизм доминирующим и определяющим длину пробега краевых электронов.