轴子候选材料 EuIn$_2$As$_2$ 中掺杂可调费米面与持久的拓扑霍尔效应
材料科学
2024-09-11 v1
摘要
稀土 Zintl 化合物 EuInAs 在理论上被认为是实现本征反铁磁体轴子绝缘体和高阶拓扑态的候选材料，为探索新颖的拓扑输运现象提供了丰富的平台。然而，由于 EuInAs 是高度空穴掺杂的，轴子态尚未实现。在此，我们合成了一系列高质量 Ca 掺杂 EuIn2As2 (CaEuInAs, x = 0 ~ 0.25) 单晶，以将费米能调谐到空穴口袋之上。我们的霍尔测量表明，等价 Ca 替代通过收缩晶格间距降低了空穴载流子密度，这一点也通过我们的第一性原理计算得到证实。我们进一步发现，尽管非磁性 Ca 替代降低了有效磁矩和奈尔温度，但在 Ca 掺杂样品中，磁化率在奈尔温度处具有局部最大值的温度依赖性以及源于有限实空间自旋手性的拓扑霍尔效应，与在原始 EuInAs 中观察到的一样持续存在。这些结果表明，Ca 替代在保持反铁磁磁结构的同时调谐了费米能，暗示通过进一步 Ca 替代可能实现轴子绝缘态。
引用
@article{arxiv.2406.11207,
title = {Doping-tunable Fermi surface with persistent topological Hall effect in axion candidate EuIn$_2$As$_2$},
author = {Jian Yan and Jianguo Si and Zhongzhu Jiang and Hanming Ma and Yoshiya Uwatoko and Bao-Tian Wang and Xuan Luo and Yuping Sun and Minoru Yamashita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.11207},
year = {2024}
}
备注
18 pages, 8 figures