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

JYU-yksiköt:


Hankkeet, joissa julkaisu on tehty


OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2022

JUFO-taso: 2


Viimeisin päivitys 2023-30-08 klo 08:53