重铁磁体系中的反亚磁拓扑绝缘体

电子关联与自旋轨道耦合的协同作用可稳定磁性拓扑绝缘体，后者可宿主量子异常霍尔态或称 Chern 绝缘体 (CI)。本文考察在重铁磁材料中磁性拓扑绝缘体是否存在。我们的分析基于半填满的 Kane-Mele-Kondo (KMK) 模型，包含将 itinerant 电子自旋与每个晶格位点上 $S=1/2$ 的局域自旋耦合的 AF Kondo 相互作用 $J_{\rm K}$。我们考虑 Néel AF 序，其局域磁化不仅垂直于 ($z$-AF 序) 也平行于 ($xy$-AF 序) 蜂窝平面。我们指出，在蜂窝结构的两个亚晶格之间无能量偏移时，系统始终为拓扑平凡。随着 $J_{\rm K}$ 的增大，系统从平凡的 $xy$-AF 绝缘体 ($xy$-AFI) 过渡到平凡的 Kondo 绝缘体 (KI)。我们揭示，交替亚晶格势能可导致 $z$-AF CI 和 $z$-AF 量子自旋霍尔绝缘体 ($z$-AFQSHI) 的稳定。我们讨论了 KMK 模型中体内以及边缘的电荷激发。我们系统比较了重铁磁材料中 AFCI 电荷间隙大小与过渡金属化合物中 AFCI 电荷间隙的大小。我们的发现可指导未来在新类系统中寻找 AF 拓扑绝缘体的实验研究，这些系统可在更高温度下保持稳定。