超薄 MnBi2Te4 中从二维铁磁绝缘体到宽带隙量子反常霍尔绝缘体的转变
材料科学
2022-11-15 v2
摘要
本征磁性拓扑绝缘体为在更高温度下工作的鲁棒磁性拓扑相提供了低无序度与大磁能隙。通过控制层厚，已实现量子反常霍尔（QAH）效应与轴子绝缘体相等涌现现象。这些观测发生在远低于块体 MnBi2Te4 奈尔温度的温度下，且在超薄 MnBi2Te4 中狄拉克点处磁能隙的测量尚待实现。实现该体系前景的关键在于直接测量层依赖的能隙，并验证该能隙在 QAH 相中是否为磁起源。在此，我们利用温度依赖的角分辨光电子能谱研究外延超薄 MnBi2Te4。我们直接观测到从单层（1 SL）七层结构中带隙大于 780 meV 的二维铁磁绝缘体，到 3 与 5 SL MnBi2Te4 在 8 K 下具有大能隙（>100 meV）的 QAH 绝缘体的层依赖转变。该 QAH 能隙被确认为磁起源，因其随温度升至 8 K 以上而骤减。在少数层 SL MnBi2Te4 的 QAH 相中直接观测到大磁能隙，有望进一步提高 QAH 材料的运行温度。
引用
@article{arxiv.2009.06175,
title = {Crossover from 2D ferromagnetic insulator to wide bandgap quantum anomalous Hall insulator in ultra-thin MnBi2Te4},
author = {Chi Xuan Trang and Qile Li and Yuefeng Yin and Jinwoong Hwang and Golrokh Akhgar and Iolanda Di Bernardo and Antonija Grubišić-Čabo and Anton Tadich and Michael S. Fuhrer and Sung- Kwan Mo and Nikhil Medhekar and Mark T. Edmonds},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06175},
year = {2022}
}