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无序MnBi2Te4中量子霍尔与量子反常霍尔相的共存

介观与纳米尺度物理 2021-12-15 v2

摘要

在大多数情况下,为观测量子化霍尔平台,需在本征磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4\mathrm{MnBi_2Te_4}中施加外磁场。然而,非零陈数(C0C\neq 0)相是量子反常霍尔(QAH)态、量子霍尔(QH)态还是二者混合态仍是一个谜,特别是对于最近观测到的C=2C=2相[Deng \textit{et al}., Science \textbf{367}, 895 (2020)]。在本快报中,我们提出一个基于安德森局域化的物理图像来理解无序MnBi2Te4\mathrm{MnBi_2Te_4}中观测到的霍尔平台。实验与数值结果间相当好的一致性证实,无磁场时体态局域化,并出现C=1C=1的QAH边缘态。然而,在强磁场下,由局域化体态形成的最低朗道能带在无序中存活,并与QAH边缘态一起导致C=2C=2相。最后,我们给出了无序MnBi2Te4\mathrm{MnBi_2Te_4}的相图,表明有更多QAH与QH共存态有待未来实验验证。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.04752,
  title  = {Coexisting of Quantum Hall and Quantum Anomalous Hall phases in Disordered $\mathrm{MnBi_2Te_4}$},
  author = {Hailong Li and Chui-Zhen Chen and Hua Jiang and X. C. Xie},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04752},
  year   = {2021}
}