ZRTE5の弱いトポロジー断熱剤状態の観察と制御

Quantum Spin Hall（QSH）絶縁体は、1次元（1D）エッジでトポロジー状態をホストします。これは、非磁性不純物による後方散乱が厳密に禁止されています。その3Dアナログ、弱いトポロジー絶縁体（WTI）は、側面に閉じ込められた同様の準-1Dトポロジー状態を持っています。強化された閉じ込めは、強力なトポロジー絶縁体（STI）と比較して、散逸する電流とより良い利点のルートを提供する可能性があります。ただし、トポロジーサイド表面は通常切断できず、したがって観察が困難です。ここでは、SPINおよび角度分解光排出分光法（ARPES）によってWTI候補ZRTE5のトポロジー状態を視覚化します。スピンモメンタムロックを備えた準-1Dバンドが片表面に明らかになりました。さらに、バルクバンドのギャップは外部ひずみによって制御され、より安定したWTI状態または理想的なディラック半分（DS）状態を実現することを実証します。ZRTE5の非常に方向性のあるスピン電流と調整可能なバンドギャップは、アプリケーションに優れたプラットフォームを提供します。

A quantum spin Hall (QSH) insulator hosts topological states at the one-dimensional (1D) edge, along which backscattering by nonmagnetic impurities is strictly prohibited. Its 3D analogue, a weak topological insulator (WTI), possesses similar quasi-1D topological states confined at side surfaces. The enhanced confinement could provide a route for dissipationless current and better advantages for applications relative to strong topological insulators (STIs). However, the topological side surface is usually not cleavable and is thus hard to observe. Here, we visualize the topological states of the WTI candidate ZrTe5 by spin and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES): a quasi-1D band with spin-momentum locking was revealed on the side surface. We further demonstrate that the bulk band gap is controlled by external strain, realizing a more stable WTI state or an ideal Dirac semimetal (DS) state. The highly directional spin-current and the tunable band gap in ZrTe5 will provide an excellent platform for applications.