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Massive and massless Dirac fermions in Pb1−xSnxTe topological crystalline insulator probed by magneto-optical absorption

机译：磁光吸收探测Pb1-xSnxTe拓扑晶体绝缘子中的质量和无质量狄拉克费米子

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Dirac fermions in condensed matter physics hold great promise for novel fundamental physics, quantum devices and data storage applications. IV-VI semiconductors, in the inverted regime, have been recently shown to exhibit massless topological surface Dirac fermions protected by crystalline symmetry, as well as massive bulk Dirac fermions. Under a strong magnetic field (B), both surface and bulk states are quantized into Landau levels that disperse as B1/2, and are thus difficult to distinguish. In this work, magneto-optical absorption is used to probe the Landau levels of high mobility Bi-doped Pb0.54Sn0.46Te topological crystalline insulator (111)-oriented films. The high mobility achieved in these thin film structures allows us to probe and distinguish the Landau levels of both surface and bulk Dirac fermions and extract valuable quantitative information about their physical properties. This work paves the way for future magnetooptical and electronic transport experiments aimed at manipulating the band topology of such materials.
机译：凝聚态物理学中的狄拉克费米子对于新型基础物理学，量子设备和数据存储应用具有广阔的前景。最近已证明，处于倒置状态的IV-VI半导体表现出受晶体对称性保护的无质量拓扑表面狄拉克费米子以及大量的本体狄拉克费米子。在强磁场（B）下，表面状态和体态都被量化为Landau能级，并以B 1/2 的形式分散，因此难以区分。在这项工作中，磁光吸收被用来探测高迁移率的Bi掺杂Pb0.54Sn0.46Te拓扑晶体绝缘体（111）取向薄膜的Landau能级。在这些薄膜结构中实现的高迁移率使我们能够探测和区分表面和整体狄拉克费米子的朗道水平，并提取有关其物理性质的有价值的定量信息。这项工作为将来的磁光和电子传输实验铺平了道路，目的是操纵这种材料的能带拓扑。

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