ИСТИНА

Предлагаемые исследования нацелены на определение механизмов, обеспечивающих нелокальный характер фотопроводимости в топологической фазе (х <0.16), определение соотношения краевого и объемного вкладов в неравновесный транспорт, а также выяснение факторов, определяющих возникновение хирального краевого транспорта фотовозбужденных носителей в в топологической фазе Hg1-xCdxTe.

Terahertz probing is a powerful tool which provides us with information on dynamics of electron system in narrow-gap semiconductors. This approach may be efficient in studying non-equilibrium processes in Hg1-xCdxTe solid solutions. Hg1-xCdxTe ternary alloys demonstrate a transition from the topological phase with a gapless energy spectrum (at x <0.16) to the trivial state with the normal band structure (at x> 0.16) as x increases. Advanced synthesis technology makes it possible to grow epitaxial layers featured by very low carrier density in the bulk. Under such conditions, terahertz photoconductivity is observed. We have demonstrated that the photoresponse in the Hg1-xCdxTe epitaxial films practically has no low energy threshold (Galeeva et al. Beilstein J. Nanotechnol. 9, 2018, 1035). Our experimental results show that the photoconductivity excited by terahertz radiation combined with a magnetic field demonstrates a nontrivial behavior. We have found that the nonequilibrium transport phenomena observed in the bulk epitaxial Hg1-xCdxTe layers with an inverted energy spectrum can manifest features which are inherent in two-dimensional electron systems. Our preliminary results indicate the existence of nonlocal transport of photoexcited carriers in the Hg1-xCdxTe topological phase, which may be related to the edge electron state’s contribution. The observed nonlocal photoresponse needs to be studied in more detail. This project is focused on the nonlocal transport of photoexcited carriers in the topological phase of Hg1-xCdxTe bulk epitaxial layers. The study suggested within the project is aimed at the determination of the nonequilibrium transport mechanisms related to the sample surface and to its bulk, as well as at the determination of the origin of the nonlocal transport and conditions for the edge chiral transport appearance. We expect that the results which will be obtained will allow us to determine both edge and bulk contributions to the nonequilibrium transport in Hg1-xCdxTe topological phase. We assume that we will determine factors causing the nonlocal photoconductivity effect, and also will explain the mechanisms responsible for appearance of the chiral terahertz photoresponse in a weak magnetic field. We believe that our study will deepen understanding of the transport phenomena in topological phases and will provide with useful information for applied research and development related to infrared and terahertz optoelectronics.

В результате выполнения проекта будут получены зависимости транспортных характеристик от температуры и магнитного поля, кинетика терагерцовой фотопроводимости. Будет изучено поведение нелокального фотоотклика в магнитном поле. Ожидается, что полученные результаты позволят определить вклады от поверхности и объема в неравновесный транспорт в топологической фазе Hg1-xCdxTe, определить условия, обеспечивающие нелокальный характер фотопроводимости. Предложенные исследования будут способствовать более глубокому пониманию механизмов кинетических явлений в топологических фазах.

Основные научные результаты получены при исследовании фотоэлектрических явлений в полупроводниковых твердых растворах в окрестности топологического фазового перехода с целью определения вклада топологических состояний в наблюдаемые эффекты. В качестве основного экспериментального подхода использовалось оптоэлектронное зондирование поверхности, основанное на фотоэлектромагнитном (ФЭМ) эффекте, возникающем в условиях комбинированного воздействия терагерцового излучения и магнитного поля.