Le contrôle par impulsions lasers ultra brèves des états topologiques ouvre des nouvelles perspectives pour la transmission de courants polarisés en spin. Nos données montrent que la dynamique de porteurs photoexcités à la surface de l'isolant topologique Bi_2.2Te₃ détermine un paramètre essentiel pour la photoconductivité. Il s'agit de l'équilibre entre les électrons et les trous en excès dans le cône de Dirac. Si correctement maîtrisé, le pliage des bandes peut être utilisé pour confiner les électrons photoexcités dans le cône de Dirac tandis que les trous photoexcités diffusent dans les états du volume. Comme montré dans la figure, cette séparation de charge à l'interface produit un changement transitoire du potentiel chimique d'environ 100 meV. La longue durée de vie des porteurs dans le cône de Dirac et le confinement spatial des états topologiques suggèrent des applications intéressantes dans le domaine de l'optoélectronique.

[1] Tuning a Schottky barrier in a photoexcited topological insulator with transient Dirac cone electron-hole asymmetry; M. Hajlaoui, E. Papalazarou, J. Mauchain, L. Perfetti, A.Taleb-Ibrahimi, F. Navarin, M. Monteverde, P. Auban-Senzier, C. R. Pasquier, N. Moisan, D. Boschetto, M. Neupane, M. Z. Hasan, T. Durakiewicz, Z. Jiang, Y. Xu, I Miotkowski, Y. P. Chen, S. Jia, H. W. Ji, R. J. Cava, M. Marsi, Nature Comm. 5, 3003 (2014).

[2] Unraveling the Dirac fermion dynamics of the bulk-insulating topological system Bi₂Te₂Se, E. Papalazarou, L. Khalil, M. Caputo, L. Perfetti, N. Nilforoushan, H. Deng, Z. Chen, S. Zhao, A. Taleb-Ibrahimi, M. Konczykowski, A. Hruban, A. Wolos, A. Materna, L. Krusin-Elbaum, and M. Marsi, Physical Review Materials 2, 104202 (2018).

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