离子辐照驱动的范德华平面缺陷抑制磁性拓扑绝缘体中的对称性
材料科学
2026-05-18 v1
摘要
磁性拓扑绝缘体提供了通过磁性有序性来控制电子拓扑性的平台，但可靠的调控其性质的途径仍有限。本文表明，离子辐照允许修改范德华磁性拓扑绝缘体 MnBiTe 的磁性和拓扑性质。通过惰性离子束引入内在缺陷，无需化学掺杂即可通过碰撞级联产生缺陷。我们识别了两种 distinct 的 regime。 在低剂量下，阳离子错位无序导致 Bi 几乎完全重新分布到阳离子位点上，同时保持长程晶体学有序性，伴随从 型到 型输运的转变。在高剂量下，阳离子-阴离子混合驱动形成一种此前未报道的层级无序相，其特征为高密度的范德华特定平面缺陷，包括互换的双层。尽管结构呈现显著无序性，系统仍保持部分周期性有序，直至高位移程度。磁力计和 X 射线光谱显示，Mn 高自旋态和反磁性相互作用得以维持，而磁各向异性被显著抑制。与此同时，异常霍尔响应通过超过一个数量级的抑制，远远超过磁化变化的幅度，这表明 Berry 曲率被直接修改。这一结果确立了离子辐照作为通过缺陷工程调控拓扑性的方法，並揭示了范德华磁性材料中由无序驱动的对称性和电子结构控制方法。
引用
@article{arxiv.2605.15332,
title = {Disorder-driven symmetry suppression by van der Waals planar defects in a magnetic topological insulator},
author = {Rikkie Joris and Heyi Xia and Ana Beatriz Pedro Fontes and Seul-Ki Bac and Sara Bey and Jiaqi Zhou and Zviadi Zarkua and Ahmed Samir Lotfy and Muhammad Saad and Philippe Ohresser and Margriet van Bael and Clement Merckling and Xinyu Liu and Francisco Molina-Lopez and Jean-Christophe Charlier and Jin Won Seo and Badih A. Assaf and Lino M. C. Pereira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.15332},
year = {2026}
}