拓扑绝缘体中电调控的磁有序与磁阻
材料科学
2014-09-25 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
拓扑绝缘体 (TIs) 的类狄拉克表面态受时间反演对称性 (TRS) 保护，并表现出多种新颖特性。在 TI 中引入破坏 TRS 的磁性，有望产生奇特的拓扑磁电效应。此种情况下一个特别有趣的现象是电阻对磁场的依赖性，即磁阻 (MR)。拓扑保护与破缺 TRS 之间复杂的相互作用可能导致高度非常规的 MR 行为，从而在磁传感和数据存储中找到独特应用。然而，迄今为止，对于自发破缺 TRS 的 TI 的 MR 仍知之甚少，主要原因是缺乏受控良好的实验。在本工作中，我们研究了制成场效应晶体管器件的铁磁性 TI 薄膜的磁输运性质。当通过栅压调节费米能级 (EF) 跨越狄拉克点 (DP) 时，我们观察到 MR 异常复杂的演化。特别是，当 EF 接近 DP 时 MR 倾向于为正，而在较高能量下变为负。这一趋势与基于贝里相位局域化图像的预期相反，但与栅压调控的磁有序密切相关。我们表明，其 underlying 物理机制是拓扑诱导的弱反局域化与磁性诱导的负 MR 之间的竞争。对磁有序和磁输运的同时电调控促进了未来基于 TI 的自旋电子器件的发展。
引用
@article{arxiv.1409.6862,
title = {Electrically tuned magnetic order and magnetoresistance in a topological insulator},
author = {Zuocheng Zhang and Xiao Feng and Minghua Guo and Kang Li and Jinsong Zhang and Yunbo Ou and Yang Feng and Lili Wang and Xi Chen and Ke He and Xucun Ma and Qikun Xue and Yayu Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.6862},
year = {2014}
}
备注
4 figures, supplementary information included