拓扑磁体MnBi2Te4中表面缺陷驱动的反铁磁与铁磁序间 distinct 磁能隙
材料科学
2023-03-27 v1
摘要
磁性拓扑绝缘体MnBiTe在零磁场（反铁磁相，AFM）下薄膜输运中呈现金属性行为，这与角分辨光电子能谱观测到的无隙表面态一致，而在大于6 T的磁场（铁磁相，FM）下可成为陈绝缘体。因此，零场表面磁性曾一度被推测不同于体态AFM相。然而，近期的磁力显微镜通过探测表面上持续存在的AFM序反驳了这一假设。在本工作中，我们提出一种与表面缺陷相关的机制，能够合理解释不同实验中的这些矛盾观测。我们发现共反位缺陷（在表面范德瓦耳斯层中交换Mn和Bi原子）可在不破坏磁序的情况下将AFM相中的磁能隙强烈抑制至几meV，但保留FM相中的磁能隙。AFM与FM相之间不同的能隙尺寸由缺陷诱导的顶层两范德瓦耳斯层间表面电荷重新分布所致。该理论可通过未来表面光谱测量中位置与磁场依赖的能隙得到验证。我们的工作表明，在样品中抑制相关缺陷可在零场实现量子反常霍尔绝缘体或轴子绝缘体。
引用
@article{arxiv.2207.13511,
title = {Distinct magnetic gaps between antiferromagnetic and ferromagnetic orders driven by surface defects in the topological magnet MnBi2Te4},
author = {Hengxin Tan and Binghai Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13511},
year = {2023}
}
备注
5 pages, 4 figures+1 table. Supplemental material is available