通过本征磁拓扑绝缘体的磁动力学区分表面与体磁性
强关联电子
2024-08-13 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
通过局部磁矩间的间接交换相互作用通过表面电子，长期预测可强化磁拓扑绝缘体(Magnetic Topological Insulators, MTIs)的表面铁磁化，这种非常规效应有助于确定未来拓扑器器件的工作温度。然而，特别是在本征MTIs中，这一机制的实验确认仍然尚未实现。本文结合时分辨光电子能谱与时分辨磁光 Kerr 效应测量，阐明了本征MTIs MnBi2Te4表面的独特磁性。基于2D Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用的理论建模捕捉了表面根源交换间隙的初始消减，仅仅是其值的一半，但高估了体磁化消减一个数量级。该机制直接解释了准2D电子态中显著的间隙以及即使为奇数层的MnBi2Te4中非零残余磁化。进一步，它导致类似于最先进磁光子晶体的高效光致消磁，为未来的拓扑器件中磁性和拓扑秩序的有效操控提供了潜在途径。
引用
@article{arxiv.2407.00281,
title = {Distinguishing Surface and Bulk Electromagnetism via Their Dynamics in an Intrinsic Magnetic Topological Insulator},
author = {Khanh Duy Nguyen and Woojoo Lee and Jianchen Dang and Tongyao Wu and Gabriele Berruto and Chenhui Yan and Chi Ian Jess Ip and Haoran Lin and Qiang Gao and Seng Huat Lee and Binghai Yan and Chaoxing Liu and Zhiqiang Mao and Xiao-Xiao Zhang and Shuolong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00281},
year = {2024}
}
备注
19 pages, 4 figures