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 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