A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Sub- to super-Poissonian crossover of current noise in helical edge states coupled to a spin impurity in a magnetic field (2022)
Probst, B., Virtanen, P., & Recher, P. (2022). Sub- to super-Poissonian crossover of current noise in helical edge states coupled to a spin impurity in a magnetic field. Physical Review B, 106(8), Article 085406. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.085406
JYU-tekijät tai -toimittajat
Julkaisun tiedot
Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Probst, Benedikt; Virtanen, Pauli; Recher, Patrik
Lehti tai sarja: Physical Review B
ISSN: 2469-9950
eISSN: 2469-9969
Julkaisuvuosi: 2022
Ilmestymispäivä: 04.08.2022
Volyymi: 106
Lehden numero: 8
Artikkelinumero: 085406
Kustantaja: American Physical Society (APS)
Julkaisumaa: Yhdysvallat (USA)
Julkaisun kieli: englanti
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.085406
Julkaisun avoin saatavuus: Ei avoin
Julkaisukanavan avoin saatavuus:
Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/82967
Rinnakkaistallenteen verkko-osoite (pre-print): https://arxiv.org/abs/2108.00233
Tiivistelmä
Edge states of two-dimensional topological insulators are helical and single-particle backscattering is prohibited by time-reversal symmetry. In this paper, we show that an isotropic exchange coupling of helical edge states (HES) to a spin 1/2 impurity subjected to a magnetic field results in characteristic backscattering current noise (BCN) as a function of bias voltage and tilt angle between the direction of the magnetic field and the quantization axis of the HES. In particular, we find transitions from sub-Poissonian (antibunching) to super-Poissonian (bunching) behavior as a direct consequence of the helicity of the edge state electrons. We use the method of full counting statistics within a master equation approach treating the exchange coupling between the spin-1/2 impurity and the HES perturbatively. We express the BCN via coincidence correlation functions of scattering processes between the HES, which gives a precise interpretation of the Fano factor in terms of bunching and antibunching behavior of electron jump events. We also investigate the effect of electron-electron interactions in the HES in terms of the Tomonaga-Luttinger liquid theory.
YSO-asiasanat: kiinteän olomuodon fysiikka; sähkönjohtavuus; spin (kvanttimekaniikka); magneettikentät
Liittyvät organisaatiot
Hankkeet, joissa julkaisu on tehty
- Thermoelectric detector based on superconductor-ferromagnet heterostructures
- Heikkilä, Tero
- Euroopan komissio
- Nanoelektroniikan hybridisysteemit lähellä kvanttirajaa
- Heikkilä, Tero
- Suomen Akatemia
OKM-raportointi: Kyllä
Raportointivuosi: 2022
JUFO-taso: 2