Топологические электронные состояния были предсказаны Б.А. Волковым и О.А. Панкратовым в 1985 г. как пограничные состояния в инверсном контакте между полупроводниками IV—VI со взаимно инвертированными зонами. Как стало ясно впоследствии, "инвертированный" полупроводник SnTe является топологическим изолятором и инверсный контакт служит примером топологически нетривиальной границы. Обсуждаются основные результаты работы Б.А. Волкова и О.А. Панкратова 1985 года и рассматривается, чем модель инверсного контакта может быть полезна для объяснения тесной связи между топологически нетривиальной зонной структурой в объёме и топологическими состояниями на поверхности. Модель инверсного контакта даёт определённые преимущества для более глубокого понимания этой связи, поскольку она допускает аналитическое решение. Неоднородная полупроводниковая структура описывается с помощью эффективного гамильтониана Дирака для материалов IV—VI, полученного аналитически из модели сильной связи. Это позволяет проследить связь между топологическими поверхностными состояниями и зонами в объёме. В результате спиновая текстура поверхностных состояний может быть явно выражена через объёмные характеристики. Оказывается, что спиновой текстурой можно управлять, изменяя изгиб зон на поверхности. В связи с нетривиальной спиновой поляризацией на поверхности интересно рассмотреть взаимодействие Рудермана—Киттеля—Касуи—Иосиды (РККИ) магнитных адатомов, которое может служить локальным зондом для спинового распределения. Это взаимодействие имеет гораздо более сложную структуру, чем в случае обычного неполяризованного ферми-газа. Аналитическая теория позволяет получить явную связь между РККИ-взаимодействием на поверхности топологического изолятора и параметрами объёмного спектра.

Ключевые слова: топологические изоляторы, топологические поверхностные состояния, инверсный контакт, спиновая текстура PACS: 73.20.−r, 73.40.Lq, 73.43.Cd (все) DOI: 10.3367/UFNr.2017.12.038307 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/11/k/ 000457154900010 2-s2.0-85062295444 2018PhyU...61.1116P Цитата: Панкратов О А "Поверхностные состояния топологических изоляторов" УФН 188 1226–1237 (2018) BibTexBibNote ® (generic) BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks Русский English TY JOUR TI Understanding surface states of topological insulators AU Pankratov, O. A. PB Uspekhi Fizicheskikh Nauk PY 2018 JO Uspekhi Fizicheskikh Nauk JF Uspekhi Fizicheskikh Nauk JA Usp. Fiz. Nauk VL 188 IS 11 SP 1226-1237 UR https://ufn.ru/ru/articles/2018/11/k/ ER https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.12.038307 Поступила: 29 января 2018, одобрена в печать: 13 декабря 2017 English citation: Pankratov O A “Understanding surface states of topological insulators” Phys. Usp. 61 1116–1126 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.12.038307