百纳米厚磁性拓扑绝缘体三明治异质结构中的轴子绝缘体态
介观与纳米尺度物理
2026-04-28 v5 材料科学
摘要
轴子绝缘体是一种三维（3D）拓扑绝缘体（TI），其体态维持时间反演对称或反演对称，但表面态被表面磁化所打开能隙。轴子绝缘体态已在分子束外延（MBE）生长的磁性掺杂 TI 三明治以及偶数层的剥离本征磁性 TI MnBi2Te4 薄片中被观测到。所有这些样品厚度约 10 nm，接近 2D 到 3D 的边界。薄样品中顶、底表面态的耦合可能阻碍量子化拓扑磁电响应的观测。此处，我们采用 MBE 合成磁性 TI 三明治异质结构，并发现轴子绝缘体态在厚度约 106 nm 的 3D 样品中持续存在。我们的输运结果表明，当中间未掺杂 TI 层的厚度大于约 3 nm 时，轴子绝缘体态开始浮现。这种 3D 百纳米厚轴子绝缘体为探索拓扑磁电效应及其他新兴磁性拓扑态（如高阶 TI 相）提供了有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2306.13016,
title = {Axion Insulator State in Hundred-Nanometer-Thick Magnetic Topological Insulator Sandwich Heterostructures},
author = {Deyi Zhuo and Zi-Jie Yan and Zi-Ting Sun and Ling-Jie Zhou and Yi-Fan Zhao and Ruoxi Zhang and Ruobing Mei and Hemian Yi and Ke Wang and Moses H. W. Chan and Chao-Xing Liu and K. T. Law and Cui-Zu Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13016},
year = {2026}
}
备注
25 pages, 5 figures. Comments are very much welcome