用于稳定 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 磁性与拓扑性质的缺陷工程

Haonan Chen; Jiayu Wang; Huayao Li; Xunkai Duan; Yuxiang Wang; Zixuan Xu; Yingchao Xia; Wenhao He; Zehao Jia; Xiangyu Cao; Yicheng Mou; Xiangyu Jiang; Jiaming Gu; Pengliang Leng; Fengfeng Zhu; Changlin Zheng; Xiang Yuan; Faxian Xiu; Tong Zhou; Lin Miao; Cheng Zhang

doi:10.1038/s41467-025-67774-6

用于稳定 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 磁性与拓扑性质的缺陷工程

材料科学 2025-12-29 v1 介观与纳米尺度物理

作者: Haonan Chen , Jiayu Wang , Huayao Li , Xunkai Duan , Yuxiang Wang , Zixuan Xu , Yingchao Xia , Wenhao He , Zehao Jia , Xiangyu Cao , Yicheng Mou , Xiangyu Jiang , Jiaming Gu , Pengliang Leng , Fengfeng Zhu , Changlin Zheng , Xiang Yuan , Faxian Xiu , Tong Zhou , Lin Miao , Cheng Zhang

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摘要

MnBi2Te4 是探索多样化拓扑量子态的灵活平台，但其潜力受到固有反位缺陷的限制。虽然已采用 Sb 取代来将费米能级调至电荷中性点，但这会加剧 Mn-Sb 反位缺陷的形成。本文通过结合第一性原理计算和战略合成方法，系统地研究和控制 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 中的反位缺陷。我们的计算表明，随着反位缺陷密度的增加，场强迫磁性 Weyl 态逐渐被破坏，最终驱动系统进入平凡磁性绝缘体。鼓励这些发现，我们开发了优化的化学气相输运法，制备出反位缺陷密度显著降低的高品质 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 晶体。强烈的 Shubnikov-de Haas 振荡在强迫铁磁态中出现，且在电荷中性处显著的异常霍尔效应显示出 n-型和 p-型样本符号相反，确认了其为 II 型 Weyl 半金属。这些发现凸显了反位缺陷在决定 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 磁性和拓扑性质中的关键作用，并确立了通过优化合成实现其奇异磁性拓扑态的缺陷工程是关键策略。

关键词

缺陷工程 MnBi2Te4 Weyl 半金属拓扑绝缘体磁性材料

引用

@article{arxiv.2512.21680,
  title  = {Defect Engineering for Stabilizing Magnetic and Topological Properties in Mn(Bi1-xSbx)2Te4},
  author = {Haonan Chen and Jiayu Wang and Huayao Li and Xunkai Duan and Yuxiang Wang and Zixuan Xu and Yingchao Xia and Wenhao He and Zehao Jia and Xiangyu Cao and Yicheng Mou and Xiangyu Jiang and Jiaming Gu and Pengliang Leng and Fengfeng Zhu and Changlin Zheng and Xiang Yuan and Faxian Xiu and Tong Zhou and Lin Miao and Cheng Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21680},
  year   = {2025}
}

备注

26 pages, 8 figures

用于稳定 Mn(Bi1-xSbx)2Te4 磁性与拓扑性质的缺陷工程

摘要

关键词

引用

备注

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