Competing weak localization and weak antilocalization in ultrathin topological insulators

Nano Letters

Volumn 13, Issue 1, 2013, Pages 48-53

  Lang, Murong ^a   He, Liang ^a   Kou, Xufeng ^a   Upadhyaya, Pramey ^a   Fan, Yabin ^a   Chu, Hao ^e   Jiang, Ying ^d   Bardarson, Jens H ^b,c   Jiang, Wanjun ^a   Choi, Eun Sang ^f   Wang, Yong ^d   Yeh, Nai Chang ^e   Moore, Joel ^b,c   Wang, Kang L ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

^e California Institute of Technology   (United States)

^f FLORIDA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

ambipolar effect; surface states hybridization; Topological insulator; ultrathin films; weak antilocalization; weak localization

Indexed keywords

AMBIPOLAR; BERRY PHASE; GAP OPENING; LOW MAGNETIC FIELDS; NONMAGNETICS; QUANTUM SPIN HALL EFFECT; SCANNING TUNNELING SPECTROSCOPY; TOPOLOGICAL INSULATORS; ULTRA-THIN; WEAK ANTILOCALIZATION; WEAK LOCALIZATION;

ELECTRIC INSULATORS; FERMI LEVEL; MAGNETIC FIELDS; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SPIN HALL EFFECT; SURFACE STATES;

ULTRATHIN FILMS;

EID: 84872109128     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl303424n     Document Type: Article

References (46)

1. Hasan, M. Z.; Kane, C. L. Rev. Mod. Phys. 2010, 82 (4) 3045
2. Moore, J. E. Nature 2010, 464 (7286) 194-198
3. Qi, X.-L.; Zhang, S.-C. Rev. Mod. Phys. 2011, 83 (4) 1057-1110
4. Qi, X.-L.; Hughes, T. L.; Zhang, S.-C. Phys. Rev. B 2008, 78 (19) 195424
5. Kane, C. L.; Mele, E. J. Phys. Rev. Lett. 2005, 95 (14) 146802
6. Moore, J. E.; Balents, L. Phys. Rev. B 2007, 75 (12) 121306
7. Fu, L.; Kane, C. L. Phys. Rev. Lett. 2008, 100 (9) 096407
8. Teweldebrhan, D.; Goyal, V.; Balandin, A. A. Nano Lett. 2010, 10 (4) 1209-1218
9. Nayak, C.; Simon, S. H.; Stern, A.; Freedman, M.; Das Sarma, S. Rev. Mod. Phys. 2008, 80 (3) 1083-1159
10. Moore, J. Nat. Phys. 2009, 5 (6) 378-380
11. Goyal, V. Appl. Phys. Lett. 2010, 97 (13) 133117
12. Zahid, F.; Lake, R. Appl. Phys. Lett. 2010, 97 (21) 212102
13. Teweldebrhan, D.; Goyal, V.; Rahman, M.; Balandin, A. A. Appl. Phys. Lett. 2010, 96 (5) 053107-3
14. Hsieh, D.; Qian, D.; Wray, L.; Xia, Y.; Hor, Y. S.; Cava, R. J.; Hasan, M. Z. Nature 2008, 452 (7190) 970-974
15. Xia, Y.; Qian, D.; Hsieh, D.; Wray, L.; Pal, A.; Lin, H.; Bansil, A.; Grauer, D.; Hor, Y. S.; Cava, R. J.; Hasan, M. Z. Nat. Phys. 2009, 5 (6) 398-402
16. Kong, D.; Dang, W.; Cha, J. J.; Li, H.; Meister, S.; Peng, H.; Liu, Z.; Cui, Y. Nano Lett. 2010, 10 (6) 2245-2250
17. Butch, N. P.; Kirshenbaum, K.; Syers, P.; Sushkov, A. B.; Jenkins, G. S.; Drew, H. D.; Paglione, J. Phys. Rev. B 2010, 81 (24) 241301
18. Analytis, J. G.; McDonald, R. D.; Riggs, S. C.; Chu, J.-H.; Boebinger, G. S.; Fisher, I. R. Nat. Phys. 2010, 6 (12) 960-964
19. Zhang, Y.; He, K.; Chang, C.-Z.; Song, C.-L.; Wang, L.-L.; Chen, X.; Jia, J.-F.; Fang, Z.; Dai, X.; Shan, W.-Y.; Shen, S.-Q.; Niu, Q.; Qi, X.-L.; Zhang, S.-C.; Ma, X.-C.; Xue, Q.-K. Nat. Phys. 2010, 6 (8) 584-588
20. Liu, M.; Chang, C.-Z.; Zhang, Z.; Zhang, Y.; Ruan, W.; He, K.; Wang, L.-I.; Chen, X.; Jia, J.-F.; Zhang, S.-C.; Xue, Q.-K.; Ma, X.; Wang, Y. Phys. Rev. B 2011, 83 (16) 165440
21. Lang, M.; He, L.; Xiu, F.; Yu, X.; Tang, J.; Wang, Y.; Kou, X.; Jiang, W.; Fedorov, A. V.; Wang, K. L. ACS Nano 2012, 6, 295-302
22. Chen, J.; He, X. Y.; Wu, K. H.; Ji, Z. Q.; Lu, L.; Shi, J. R.; Smet, J. H.; Li, Y. Q. Phys. Rev. B 2011, 83 (24) 241304
23. Chen, J.; Qin, H. J.; Yang, F.; Liu, J.; Guan, T.; Qu, F. M.; Zhang, G. H.; Shi, J. R.; Xie, X. C.; Yang, C. L.; Wu, K. H.; Li, Y. Q.; Lu, L. Phys. Rev. Lett. 2010, 105 (17) 176602
24. Hsieh, D.; Xia, Y.; Qian, D.; Wray, L.; Dil, J. H.; Meier, F.; Osterwalder, J.; Patthey, L.; Checkelsky, J. G.; Ong, N. P.; Fedorov, A. V.; Lin, H.; Bansil, A.; Grauer, D.; Hor, Y. S.; Cava, R. J.; Hasan, M. Z. Nature 2009, 460 (7259) 1101-1105
25. Chen, Y. L.; Analytis, J. G.; Chu, J.-H.; Liu, Z. K.; Mo, S.-K.; Qi, X. L.; Zhang, H. J.; Lu, D. H.; Dai, X.; Fang, Z.; Zhang, S. C.; Fisher, I. R.; Hussain, Z.; Shen, Z.-X. Science 2009, 325 (5937) 178-181
26. Xiu, F.; He, L.; Wang, Y.; Cheng, L.; Chang, L.-T.; Lang, M.; Huang, G.; Kou, X.; Zhou, Y.; Jiang, X.; Chen, Z.; Zou, J.; Shailos, A.; Wang, K. L. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (4) 216-221
27. Ren, Z.; Taskin, A. A.; Sasaki, S.; Segawa, K.; Ando, Y. Phys. Rev. B 2010, 82 (24) 241306
28. He, L.; Xiu, F.; Yu, X.; Teague, M.; Jiang, W.; Fan, Y.; Kou, X.; Lang, M.; Wang, Y.; Huang, G.; Yeh, N.-C.; Wang, K. L. Nano Lett. 2012, 12 (3) 1486-1490
29. Wang, Y.; Xiu, F.; Cheng, L.; He, L.; Lang, M.; Tang, J.; Kou, X.; Yu, X.; Jiang, X.; Chen, Z.; Zou, J.; Wang, K. L. Nano Lett. 2012, 12 (3) 1170-1175
30. Steinberg, H.; Laloë, J. B.; Fatemi, V.; Moodera, J. S.; Jarillo-Herrero, P. Phys. Rev. B 2011, 84 (23) 233101
31. Cho, S.; Butch, N. P.; Paglione, J.; Fuhrer, M. S. Nano Lett. 2011, 11 (5) 1925-1927
32. Kim, Y. S.; Brahlek, M.; Bansal, N.; Edrey, E.; Kapilevich, G. A.; Iida, K.; Tanimura, M.; Horibe, Y.; Cheong, S.-W.; Oh, S. Phys. Rev. B 2011, 84 (7) 073109
33. Taskin, A. A.; Sasaki, S.; Segawa, K.; Ando, Y. Phys. Rev. Lett. 2012, 109 (6) 066803
34. Zhang, L.; Hammond, R.; Dolev, M.; Liu, M.; Palevski, A.; Kapitulnik, A. arXiv:1205.5832v1, 2012.
35. Teague, M. L.; Chu, H.; Xiu, F. X.; He, L.; Wang, K. L.; Yeh, N. C. Solid State Commun. 2012, 152 (9) 747-751
36. Zhang, J.; Chang, C.-Z.; Zhang, Z.; Wen, J.; Feng, X.; Li, K.; Liu, M.; He, K.; Wang, L.; Chen, X.; Xue, Q.-K.; Ma, X.; Wang, Y. Nat. Commun. 2011, 2, 574
37. Kong, D.; Chen, Y.; Cha, J. J.; Zhang, Q.; Analytis, J. G.; Lai, K.; Liu, Z.; Hong, S. S.; Koski, K. J.; Mo, S.-K.; Hussain, Z.; Fisher, I. R.; Shen, Z.-X.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (11) 705-709
38. Hong, S. S.; Cha, J. J.; Kong, D.; Cui, Y. Nat. Commun. 2012, 3, 757
39. He, H.-T.; Wang, G.; Zhang, T.; Sou, I.-K.; Wong, G. K. L.; Wang, J.-N.; Lu, H.-Z.; Shen, S.-Q.; Zhang, F.-C. Phys. Rev. Lett. 2011, 106 (16) 166805
40. Hikami, S.; Larkin, A. I.; Nagaoka, Y. Prog. Theor. Phys. 1980, 63 (2) 707-710
41. Garate, I.; Glazman, L. Phys. Rev. B 2012, 86 (3) 035422
42. Lu, H.-Z.; Shen, S.-Q. Phys. Rev. B 2011, 84 (12) 125138
43. Mong, R. S. K.; Bardarson, J. H.; Moore, J. E. Phys. Rev. Lett. 2012, 108 (7) 076804
44. Ringel, Z.; Kraus, Y. E.; Stern, A. Phys. Rev. B 2012, 86 (4) 045102
45. Lu, H.-Z.; Shi, J.; Shen, S.-Q. Phys. Rev. Lett. 2011, 107 (7) 076801
46. Ghaemi, P.; Mong, R. S. K.; Moore, J. E. Phys. Rev. Lett. 2010, 105 (16) 166603