بررسی ترابرد مغناطیسی روی سطح یک عایق توپولوژیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران

2 گروه فیزیک، دانشگاه پیام‌ نور تهران

چکیده

در این مقاله، ترابرد ذرات مانند فرمیون های دیراک روی سطح یک عایق توپولوژیک در عبور از میدان الکتریکی خارجی و میدان مغناطیسی ناشی از حضور یک لایه فرومغناطیس بررسی شده است. در ابتدا مروری بر ویژگی های عایق توپولوژیک داشته و سپس با استفاده از معادلات دیراک هامیلتونی الکترون‌های عبوری از روی سطح را می‌نویسیم. با استفاده از تبدیلات لورنتس هامیلتونی مورد نظر را حل کرده و ویژه انرژی ها یا ویژه مقادیر هامیلتونی سیستم مورد نظر را به دست می‌آوریم. با محاسبه‌ی ضریب عبوردهی الکتریکی و با استفاده از رابطه رسانندگی لانداور، رسانندگی روی سطح عایق مورد نظر به دست آمده است. برای بررسی ترابرد از رسم نمودار ضریب فانو استفاده شده است. (مقدار این ضریب نوع ترابرد را در سیستم مشخص می کند.) با تغییر عواملی چون میدان الکتریکی و همچنین مقایسه نمودارهای رسانندگی و ضریب فانو ترابرد سیستم مورد بحث قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Magnetic transport on topological insulator surface

نویسندگان [English]

  • Ali Asghar Shokri 1
  • Maryam Rajabizadeh 2
1 Department of Physics, Payame Noor University, Tehran
2 1Department of Physics, Tehran Payame-Noor University (PNU), Tehran
چکیده [English]

In this paper, we have investigated the transport properties of the Dirac fermions on a topological insulator surface in the presence of external electric and magnetic fields. For this reason, firstly we obtain the eigen energies (or eigenvalues) by using the Dirac Hamiltonian of the system for transmitted electrons via the surface and the Lorentz transformations. The conductance of the system is calculated by Landauer equation. Also, the effects of electric and magnetic fields are investigated on the conductance and Fano factor effect. The application of the present results may be useful in designing devices based on molecular electronics in nanoscale.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetic transport
  • Topologic insulator
  • Conductance
  • Electric Tunneling

 

[1] M.Z. Hassan, C. Kane, Topological insulators, Reviews of Modern Physics 82 (2010) 3045.

[2] J.E. Moore, Perspective Article The birth of topological insulators, Nature (London) 464 (2010) 194.

[3] X.-L. Qi, Zhang S.-C. Zhang, The quantum spin: Hall effect and topological insulators, Physics Today 63 (2010) 33.

[4] L. Fu, C.L. Kane, E.J. Mele, Topological Insulators in Three Dimensions, Physical Review Letters 98 (2007).

[5] F.D.M. Haldane, Model for a Quantum Hall Effect without Landau Levels: Condensed-Matter Realization of the Parity Anomaly, Physical Review Letters61 (1988) 2015.

[6] C.L. Kane, E.J. Mele, Z2 Topological Order and the Quantum Spin Hall Effect, Physical Review Letters 95 (2005) 146802.

[7] C. Nayak, S.H. Simon, A. Stern, M. Freedma, S. Das sarma, Non-Abelian anyons and topological quantum computation, Reviews of Modern Physics80 (2008) 1083.

[8] S. Mondal, D. Sen, K. Sengupta, R. Shankar, Tuning the Conductance of Dirac Fermions on the Surface of a Topological Insulator, Physical Review Letters104 (2010) 046403.

[9] A.H. Castro Neto, F.Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim, The electronic properties of graphene, Reviews of Modern Physics81 (2009) 109.

[10] V. Lukose, R. Shankar, G. Baskaran, Novel Electric Field Effects on Landau Levels in Graphene, Physical Review Letters 98 (2007) 116802.

[11] A. Shytov, N. Gu, L. Levitov, Transport in Graphene p-n Junctions in Magnetic Field, arXiv: 0708.3081 (unpublished).

[12] T. Yokoyama, Y. Tanaka, N. Nagaosa, Anomalous magnetoresistance on the topological surface, arXiv: 0907.2810v2 (unpublished).

[13] Y. M Blanter and M Büttiker, Shot noise in mesoscopic conductors, Physics Reports 336 (2000) 1.