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Magnetic field characterization of edge currents in quantum spin Hall insulators
Indexado
WoS WOS:001400615800001
Scopus SCOPUS_ID:85215855583
DOI 10.1088/1367-2630/ADA634
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Quantum spin Hall (QSH) insulators are materials with nontrivial topological properties, characterized by helical edge currents. In 2D strips, the application of a bias voltage along the edge generates a magnetization that can be measured using quantum sensors and magnetometry techniques. In this work, we calculate the magnetic field in the vicinity of the edge and explore the potential role of nitrogen-vacancy centers in diamond as local probes for the characterization of QSH edge states in topological insulators. We characterize the magnetic field near the edges produced by both electron currents and spin accumulation at the edge. We focus on identifying the position from the edge at which the effects of spin accumulation become detectable. We observe that a larger gap between the conduction and valence bands, along with a lower Fermi velocity, results in a stronger magnetic field, with the detectable spin accumulation being more concentrated near the edge. Conversely, a smaller gap results in a slight reduction in the magnetic field magnitude, but the field associated with spin accumulation becomes detectable further from the edge. This work provides insights that could be useful for the characterization of topological materials and the development of novel electro-optical devices.

Revista



Revista ISSN
New Journal Of Physics 1367-2630

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Multidisciplinary
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Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Pinto, Felipe A. - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
1 A Pinto, Felipe - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 Heitzer, Ricardo C. - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 C Heitzer, Ricardo - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
3 Dvorquez, Eitan - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
4 Rodriguez, Roberto - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
5 Sun, Qiang - RMIT Univ - Australia
RMIT University - Australia
6 Greentree, Andrew D. - RMIT Univ - Australia
RMIT University - Australia
7 Gibson, Brant C. - RMIT Univ - Australia
RMIT University - Australia
8 Maze, Jeronimo R. - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
8 R Maze, Jerónimo - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondecyt Regular
Asian Office of Aerospace Research and Development
Asian Office of Aerospace Research and Development (AOARD)

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
The authors acknowledge the support from the Asian Office of Aerospace Research and Development (AOARD) FA2386-21-1-4125, Fondecyt Regular No 1221512, and ANID BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201120.
The authors acknowledge the support from the Asian Office of Aerospace Research and Development (AOARD) FA2386-21-1-4125, Fondecyt Regular No 1221512, and ANID BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21201120.

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