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[交流]
為什么在低溫、強磁場下,半導(dǎo)體中的電子只能沿著邊緣運動?
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At low temperature and high magnetic field, electrons travel only along the edge of the semiconductor。今天看文獻(xiàn)《The quantum spin Hall effect and topological insulators》是看到的,請問這是為什么呢? 這是不是就是edge state的出處啊 |
拓?fù)洳牧?/a> |
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這個地方有個明顯的錯誤,低溫一般增加電子的自由程,而不是減小~ 看見了略為回答一二: 1. “這樣,在bulk中,電流就抵消了,而邊緣處就會出現(xiàn)剩余電流”,你描述的是經(jīng)典的霍爾效應(yīng),不是量子的。這種經(jīng)典的解釋也許可以幫助你有個圖像,但個人認(rèn)為,終究不適合用來理解量子霍爾效應(yīng)。量子霍爾效應(yīng)只能在量子力學(xué)的框架下解釋。 2. 一般有限的體系都可能有edge state,只不過一般體系的edge state對體系的性質(zhì)影響不大,所以不大討論這個態(tài)。但是topological insulator (including QHE to my understanding)中edge state很特別。體態(tài)是絕緣的,邊緣態(tài)是導(dǎo)電的?梢詳y帶edge current, either spin or charge current. 3. QHE的出現(xiàn)僅當(dāng)電子在磁場中的cyclotron radius 遠(yuǎn)小于電子的自由程的情況下才出現(xiàn)。粗略的說electron must have already executed many cyclotron periods before it is scattered by other electrons/phonons/defects. 這樣才能保證磁場中的量子效應(yīng)不被抹掉。So you need a high magnetic field, which means much smaller cyclotron radius/magnetic length. Also you need a low temperature to decrease the effect of scattering, which will increase the mean free path. 4. 由于體態(tài)是絕緣態(tài),bulk中不存在電流,也就談不上電流的抵消。 |
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