Взаимодействие электронов в краевых состояниях с немагнитными дефектами в 2D топологических изоляторах / Сабликов В.А., Суханов А.А.

В докладе изучается взаимодействия электронов в краевых состояниях в двумерномтопологическом изоляторе с немагнитными дефектами, расположенными недалеко от границы, приналичии спин-орбитального взаимодействия. Такая ситуация реализуется, по-видимому, во многихэкспериментах, и часто привлекается для объяснения наблюдаемых особенностей электронноготранспорта. В этих условиях важны два обстоятельства: взаимодействие краевых состояний сдефектом и взаимодействие между электронами, – изучение которых сильно осложняетсяприсутствием спин-орбитального взаимодействия, необходимого для процессов рассеяния назадэлектронов в краевых состояниях. Мы предлагаем модель, позволяющую описать электронныесостояния и рассеяние в этом случае. Ключевым моментом является определение одночастичныхкраевых состояний, связанных с дефектом [1], которые далее используются для построениядвухчастичных состояний и изучения процессов рассеяния. Такие состояния формируются врезультате гибридизации краевых состояний с локализованными состояниями на дефекте. Ониобразуют крамерсову пару и имеют сложную электронную структуру вблизи дефекта, возникновениекоторой связано с тем, что спиновая и псевдоспиновая структура краевых и локализованныхсостояний сильно различаются. Локальная плотность краевых состояний, связанных с дефектом,имеет резкий максимум, положение которого смещено относительно уровня изолированного дефекта,а ширина определяется расстоянием от дефекта до края. Важно, что благодаря спин-орбитальномувзаимодействию вблизи дефекта образуются «облака» электронной плотности, которые формируютсякраевыми состояниями, бегущими как вправо, так и влево. Эти облака оказывают существенноевлияние на взаимодействие между электронами, особенно когда энергия состояний лежит вблизирезонанса, так как спиновая и псевдоспиновая структура состояний в топологической фазе, какизвестно [2], в значительной мере определяет величину прямого и обменного взаимодействий. Вработе проанализированы процессы рассеяния на дефекте двух взаимодействующих электронов дляразных комбинацией спиновых состояний сталкивающихся частиц в соответствии с общей теориейрассеяния одинаковых частиц, позволяющий учесть обменное взаимодействие между ними.