Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Исследована терагерцовая фотопроводимость в пленках на основе Hg1-xCdxTe с инверсной (топологическая фаза) и прямой (тривиальная фаза) структурой зонного спектра, при приложении магнитного поля в фарадеевской геометрии. Показано, что сигнал фотопроводимости асимметричен по магнитному полю, что можно рассматривать как нарушение Т-симметрии. Кроме того, фотопроводимость оказывается несимметричной для двух зеркально расположенных пар потенциальных контактов, что можно трактовать как нарушение Р-симметрии. В то же время фотоотклик не изменяется при одновременной инверсии магнитного поля и замене пары потенциальных контактов на зеркально расположенную, демонстрируя PT-инвариантность. Вообще говоря, нарушение P- и T-симметрий фотопроводимости противоречит очевидным симметрийным аргументам, поскольку неясно, каким образом система выбирает сторону образца, на которой наблюдается положительная фотопроводимость для данного направления магнитного поля. Наиболее логичная причина этой асимметрии может быть обусловлена некоторой анизотропией элементов поверхностного топологического слоя в плоскости. Продемонстрировано, что асимметричная положительная фотопроводимость не изменяется при повороте образца на 180 градусов в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Этот факт исключает любую разновидность анизотропии, которая связана с исследуемым образцом. Единственным оставшимся вариантом является действие внешнего фактора по отношению к образцу. Были исследованы факторы, связанные с возможным отклонением геометрии эксперимента от идеальной геометрии Фарадея: наличие не нормальных к поверхности составляющих магнитного поля, не нормальный угол падения излучения, неоднородное распределение интенсивности лазера вдоль и поперек образца. Показано, что PT-симметричная фотопроводимость очень стабильна по отношению к небольшим отклонениям экспериментальной геометрии от идеальной геометрии Фарадея. Это означает, что существует неучтенный внешний фактор, нарушающий плоскостную симметрию. Происхождение этого фактора является предметом дальнейших исследований. Исследована фотопроводимость, стимулированная терагерцовым импульсным излучением, в структурах на основе Hg1-xCdxTe (0 ≤ х ≤ 0.18) с различной толщиной рабочего слоя. Показано, что в структурах с прямым спектром с x > 0.165 наблюдается только отрицательная фотопроводимость, симметричная по направлению магнитного поля. Такой же характер имеет фотопроводимость в пленках с инверсным спектром с x < 0.165, толщина которых менее 1 мкм. Вместе с тем, в пленках с инверсным спектром большей толщины наблюдается положительная фотопроводимость, асимметричная по направлению магнитного поля. Подавление положительной фотопроводимости в пленках с активным слоем менее 1 мкм свидетельствует о том, что за фотоотклик ответственны неравновесные процессы в объеме. В то же время, практически линейное уменьшение относительного фотоотклика с уменьшением толщины пленки указывает на сосуществование вкладов от объема и поверхности. Таким образом, можно предположить, что наблюдаемый асимметричный фотоотклик может быть связан с наличием топологических состояний на поверхности. Можно также с большой долей вероятности утверждать, что ранее РТ-симметрияная фотопроводимость в Hg1-xCdxTe не наблюдалась, поскольку исследовались, в основном, либо полупроводники, соответствующие прямому спектру с x > 0.165, используемые в фотоприемных устройствах, либо квантовые ямы на основе HgTe с толщиной, как правило, менее 200 нм, которая является недостаточной для наблюдения положительной фотопроводимости. Выделена краевая компонента терагерцовой фотопроводимости Hg1-xCdxTe с инвертированным энергетическим спектром. Для этого была использована нелокальная конфигурация для фототранспортных измерений, что подразумевает пространственное разделение токовых и потенциальных зондов и, таким образом, дает возможность выделить вклад краевых фототоков в фотоотклик. Показано, что фотопроводимость по краевым состояниям меняет свой знак при изменении полярности приложенного к токовым контактам напряжения, а также отсутствует, если внешнее напряжение равно нулю, что говорит об отсутствии фотовольтаических эффектов. Кроме того, знак фототока меняется на противоположный при изменении полярности приложенного магнитного поля, т.е. фототок является нечетным как по внешнему магнитному полю, так и по приложенному напряжению. Таким образом, прямо продемонстрировано существование нелокальной компоненты терагерцового фотоответа в толстых эпитаксиальных пленках Hg1-xCdхTe в магнитном поле. Наблюдаемые нетривиальные особенности фототранспорта можно интерпретировать как проявление образования краевого проводящего канала, индуцированного излучением, в топологической фазе твердых растворов Hg1-xCdхTe.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Обнаружена сильная нелокальная фотопроводимость терагерцового диапазона в гетероструктурах на основе толстых пленок Hg1-xCdxTe, находящихся в топологической фазе. В то время как локальная проводимость в исследованных структурах мала, возбуждение терагерцовыми лазерными импульсами приводит к появлению краевых фототоков, на порядки превышающих темновой сигнал. Эти краевые фототоки являются хиральными, т. е. они текут вокруг образца, когда приложено магнитное поле и электрическое смещение. Хиральность фототока меняется на противоположную при переключении магнитного поля или электрического смещения на противоположное. Краевые фототоки достигают максимума в малых магнитных полях ~ 0,08 Тл, в более сильных полях они уменьшаются и исчезают. Возникновение нелокальной фотопроводимости объясняется особенностями границы раздела топологической пленки и тривиального буфера. Предполагается, что эффект может быть вызван макроскопическим спин-орбитальным взаимодействием. Исследована фотопроводимость, индуцированная мощным лазерным излучением с частотой 2 ТГц, в эпитаксиальных структурах на основе Hg0.87Cd0.13Te. Анализ экспериментальных данных, полученных для образцов с варьируемыми геометрическими параметрами, позволил выявить особенности кинетики фотоотклика, обусловленного транспортом в объеме, и нелокального отклика. Показано, что задержанный характер фотопроводимости обеспечивается неравновесными процессами с участием объемных носителей. Таким образом, кинетика регистрируемого фотоотклика определяется сосуществованием объемного вклада и нелокальной компоненты. Задержанный характер фотопроводимости обеспечивается неравновесным транспортом носителей в объеме. Одним из факторов, определяющих задержку кинетики фотопроводимости, может быть соотношение объемного и нелокального вкладов. Увеличение отношения длины к ширине образца, обеспечивающее уменьшение доли объемного транспорта и преобладание нелокальной компоненты, сопровождается подавлением задержанной фотопроводимости. Обнаружен новый эффект – фотопроводимость, стимулированная импульсами радиочастотного излучения, в гетероструктурах на основе толстых пленок Hg1-xCdxTe с составами x < 0.16, соответствующими топологической фазе. В нулевом магнитном поле B = 0 фотопроводимость всегда положительна. В слабом ненулевом поле B = 0.06 Тл амплитуда фотопроводимости зависит от направления поля. Более того, при некоторых значениях радиочастоты возбуждения фотопроводимость может даже менять знак при изменении полярности магнитного поля на противоположную. Показано, что природа эффекта, скорее всего, обусловлена разогревом электронов в радиочастотном поле с последующей их диффузией в область гетероперехода между топологической пленкой и тривиальным буферным слоем.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Показано, что электронные состояния, образующиеся на границах раздела топологический изолятор - тривиальный изолятор и топологический изолятор - вакуум, обладают разными свойствами. В частности, продемонстрировано, что PT-симметричная терагерцовая фотопроводимость, наблюдаемая в гетероструктурах на основе толстых пленок Hg1-xCdxTe, находящихся в топологической фазе, является свойством границ раздела пленка - буферный слой / покровный слой. Граница раздела пленка - вакуум – не проявляет этот эффект. Кроме того, показано, что топологическая фаза - тривиальный фазовый буфер и топологическая фаза - тривиальный фазовый покровный слой образуют границы раздела, которые в значительной мере компенсируют друг друга в эффекте PT-симметричной фотопроводимости. Эффект PT-симметричной фотопроводимости был напрямую связан с нелокальной киральной терагерцовой фотопроводимостью. Предложен способ выделения вклада киральной нелокальной фотопроводимости из измерений в традиционной геометрии холловского мостика. Показано, что источником неравновесных носителей заряда, обеспечивающих появление эффекта, является объем пленки.