掺杂拓扑绝缘体—金属铁磁体双层中依赖载流子密度与厚度的邻近效应

我们利用磁电导研究掺杂拓扑绝缘体表面态上的磁邻近效应。我们的双层由一层 Fe$_7$Se$_8$（一种金属亚铁磁体）和一层 Bi$_{0.8}$Sb$_{1.2}$Te$_{3}$（一种重空穴掺杂拓扑绝缘体）组成。利用输运测量和修正的 Hikami-Larkin-Nagaoka 模型，我们表明该铁磁体显著缩短了表面态的有效相干长度，暗示在狄拉克点处打开了能隙。我们表明磁诱导能隙存在于与铁磁体被厚达 170 [nm] 的拓扑绝缘体层隔开的表面态上。此外，我们发现能隙大小与从反常霍尔效应提取的磁化强度成正比。我们的结果给出了拓扑绝缘体/铁磁体双层中载流子密度、诱导磁化与磁诱导能隙之间关联的信息。该信息对于理论上理解拓扑绝缘体中的磁相互作用以及实际制备此类双层（其是多种建议技术如自旋电子器件、远红外探测器等的基础）均十分重要。