Теория емкости двумерного неупорядоченного топологического изолятора / Брагинский Л.С., Энтин М.В.

Теоретически изучается емкость двумерноготопологического изолятора HgTe с толщиной h ,близкой к критической c h , соответствующейинверсии зон. Неизбежные флуктуации толщиныслоя h( ), r ( ( , ), r x y двумерная координата вдольслоя) приводят к разбиению образца на области с () 0 r (обычный изолятор, ОИ) и () 0 r(топологический изолятор, ТИ), на границекоторых образуется сетка краевых состояний сэнергиями, перекрывающими запрещенную зонуоднородного ТИ. Рассмотрение основывается нагамильтониане Волкова-Панкратова [1-4] со случайной щелью ( ) ( ( ) ). c r r h hЛинейность спектра краевых состояний приводит к постоянной плотности состояний взапрещенной зоне. В пренебрежении межэлектронным взаимодействием и квантованием электроновна краевых состояниях это определяет квантовую емкость 2Q C e av (здесь a -характерныйдвумерный масштаб флуктуаций толщины, v -скорость электрона на краевом состоянии),пропорциональную общему периметру линии уровня ( ) 0. r Величина найдена изперколяционных соображений.Показано, что воздействие внешнего потенциала распространяется на все носители,принадлежащие данному краевому состоянию. Вычислена нелокальная емкость, связанная спереносом вызванного потенциалом изменения электронной плотности на расстояние порядкакорреляционного радиуса краевых состояний. Показано, что в системе без полевого электродапотенциал от точечного источника заряда имеет степенную зависимость от расстояния до источникаr a , но меньшем корреляционного радиуса.