自旋输运揭示高阶棱态的拓扑性质（英文）

作者：王安琦; 向鹏展; 赵彤阳; 廖志敏^*

来源：Science Bulletin, 2022, 67(08): 788-793.

根据高阶拓扑相理论,在三维高阶拓扑材料中,除了常见的三维体态和二维表面态,还存在一维无能隙的拓扑棱态.由于很难通过传统的实验手段(如光谱和量子振荡测量)对一维电子态进行探测,到目前为止,人们对于棱态的拓扑性质仍然知之甚少.本文通过自旋电位测量的手段,揭示了高阶拓扑半金属Cd3As2纳米片中棱态的拓扑特性.实验发现,高阶棱态具有和量子自旋霍尔态类似的电子螺旋性特征,即棱态电子的自旋和动量是相互锁定的.棱态自旋极化信号能稳定维持到室温条件,且可以实现长距离的非局域传输,传输距离超过5μm.棱态自旋信号的温度鲁棒性和长程非局域传输特性,表明棱态由于受拓扑保护具备较强的抗环境干扰能力.该工作不但深化了人们对于高阶拓扑材料输运性质的理解,而且也为实现低功耗自旋电子学器件提供了重要的材料平台.

• 单位
  北京大学