最近，物理学院谢航研究组的一个拓扑绝缘体异质结输运特性的工作，被物理学的一区杂志Physical Review Applied正式接收。该工作是由谢航老师指导的博士生吕小龙同学为第一作者完成。
在二维拓扑绝缘体中，存在着三种拓扑性质的边缘态，分别为量子自旋霍尔效应（QSH）, 量子反常霍尔效应（QAH）和自旋量子反常霍尔效应（SQAH）态。每种类型的边缘态对应相应拓扑特性的自旋极化电流。这种边缘态的电流具有高效输运和低耗能的重要特征。我们利用这种拓扑边缘态的特性，通过构建拓扑异质结来设计不同类型的自旋过滤器和开关器件。不同类型的过滤器由边缘态的类型和相关边缘态的电流形式决定。并且，拓扑异质结的尺寸，边缘态的方向和群速度也扮演着重要的角色。令人惊讶的是，空间分离型的Fano共振和Fabry-Perot共振效应在拓扑异质结中被发现，这些共振效应能导致电流无阻碍地通过拓扑异质结系统。我们也发现，这种自旋过滤器和开关特别地稳定，一定程度的磁缺陷，电子和电子相互作用，电子和声子相互作用和自旋翻转等都不会影响其过滤特性。
这篇论文目前只考虑了自旋自由度，关于谷自由度方面还需要大量的研究和探索。
上图：拓扑异质结中Fano共振时全透射和近全反射的电流分布
文章参考
Spin filters and switchers in topological-insulator junctions
Phys. Rev. Applied
Xiao-Long Lü and Hang Xie
https://journals.aps.org/prapplied/accepted/cd07cA76Ua11f10191cd6d463c0e7a10671851a69
