Изучена полоса из двумерного топологического изолятора, в которой краевые электроны с одинаковым спином на разных краях движутся противонаправленно и не могут смешиваться туннелированием. В результате в идеальной системе электроны на краевых состояниях движутся бесстолкновительно и кондактанс системы при нулевой температуре обращается в бесконечность. Присутствие примесей, краевых нерегулярностей и фононов делает межкраевые переходы разрешенными. Такое обратное рассеяние определяет проводимость неограниченно-длинной полосы. Проводимость при конечных температурах была найдена в рамках кинетического уравнения. Показано, что проводимость экспоненциально растет с шириной полосы. В том же приближении найдены нелокальные коэффициенты сопротивления полосы с четырьмя контактами.

Рис.1. Полоса двумерного топологического изолятора. Затемненные области заняты краевыми электронными состояниями, ответственными за проводимость. Электроны на этих состояниях движутся в противоположные стороны вдоль краев полосы. A и B – токовые контакты, 1-4 контакты для измерения нелокального сопротивления.

Рис.2. Диаграмма, объясняющая процессы примесного рассеяния в полосе топологического изолятора. Нижние и верхние линии относятся к электронам, движущимся вдоль соответствующих краев. Между примесями, расположенными в тт. x_n, y_n, краевые состояния имеют волновые функции a_ne^-ik(x-xn), b_ne^-ik(x-xn). В тт. x_n, y_n, электроны могут рассеяться назад с переходом на противоположный край.

Показано, что при низкой температуре в присутствии примесей состояния в неограниченно длинной полосе становятся локализованными благодаря рассеянию краевых электронов назад с переходом между краями. Вычислена длина локализации электронов. Показано, что длина локализации экспоненциально зависит от ширины полосы. Изучено разрушение когерентности, обусловленное фононным сбоем фазы электронов при неизменном направлении движения. Найдена температура перехода между кинетическим и локализационным режимами.