二维 MnBi2Te4 中由磁化纹理形成的手性通道网络
介观与纳米尺度物理
2020-10-23 v1
摘要
当原子级薄的范德瓦耳斯（vdW）磁体与磁性衬底形成长周期摩尔（moiré）图案时，层间磁耦合对原子堆垛的敏感依赖可在二维（2D）磁体中产生由摩尔图案定义的磁化纹理。近期诸如 MnBi2Te4 等二维磁性拓扑绝缘体的发现，带来了探索此类磁化纹理与拓扑表面态相互作用的有趣可能，本文借助为二维 MnBi2Te4 建立的最小模型对此进行探究。交换能隙在磁化畴壁处的符号翻转会在每个表面产生一条位于能隙内的手性通道。在周期性磁化纹理中，畴壁处的此类手性自旋通道相互耦合形成网络，并出现超晶格微带。我们发现，在具有闭合畴壁几何的磁化纹理中，所形成的超晶格微带是一个具有能隙的狄拉克锥，其轨道磁化来源于手性通道闭合环路中的电流环流；而在具有开放畴壁几何的磁化纹理中，则出现无能隙的微型狄拉克锥。微带布洛赫态具有自旋与局域电流密度的空间纹理，这是畴壁处自旋-动量锁定的手性通道的清晰体现。该结果提出了一种通过操控磁化畴来设计自旋与电流流动的新平台，可用于自旋电子器件。
引用
@article{arxiv.2010.11424,
title = {Chiral channel network from magnetization textures in 2D MnBi2Te4},
author = {Chengxin Xiao and Jianju Tang and Pei Zhao and Qingjun Tong and Wang Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.11424},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 7 figures