夏丽佳， 陈磊， 俞金玲

(福州大学物理与信息工程学院, 福建 福州 350108)

0 引言

三维拓扑绝缘体是一种新型的量子态物质[1-3]. 理想的三维拓扑绝缘体表面态是导电的， 而体内是绝缘的. 表面态是狄拉克型的电子态， 受时间反演对称性的保护， 其电子的自旋与动量方向是垂直锁定的. 这些独特的性质使得三维拓扑绝缘体在自旋电子器件方面具有很好的应用前景[1, 4-5]. 然而， 实验生长的三维拓扑绝缘体体态通常具有一定的导电能力， 其原因为生长过程中引入的缺陷或者周围环境的掺杂效应, 这使得三维拓扑绝缘体的信号往往被体态的信号所掩盖[6-8]. 因此， 迫切需要一种技术能够提取出表面态的信号.

圆偏振光致电流(circular photogalvanic effect， CPGE)是一种新型的光电流技术[9]. 由于三维拓扑绝缘体的体态属于D3d对称性， 而表面态属于C3v对称性， 因此表面态将会产生CPGE电流， 而体态则不会[7, 9]. 这样可以用CPGE来研究三维拓扑绝缘体的表面态. 目前， 科研工作者已经用CPGE研究了三维拓扑绝缘体Bi2Se3[7-8]以及(Bi1-xSbx)2Te3[4]表面态. 另外， 通过施加栅压[4, 8]或改变组分来改变费米能级位置， 发现当费米能级在体带隙中时， 体系具有较强的CPGE效应. 然而， 目前还没有报道不同厚度的三维拓扑绝缘体Sb2Te3的CPGE光谱的研究工作.

本研究分析了厚度分别为7和30 nm的三维拓扑绝缘体Sb2Te3薄膜的CPGE电流谱. 研究表明， 厚度为7和30 nm的样品， 在1 064 nm圆偏振光激发的CPGE电流具有相反的符号， 然而， 在960 nm的圆偏振光激发的CPGE电流具有相同的符号. 通过原子力显微镜……