在反演对称性破缺的超晶格中构筑轴子绝缘体相

我们从理论上研究了沿（001）轴堆叠的三维HgTe/MnTe超晶格中磁性与拓扑之间的相互作用。我们的结果展示了磁拓扑相随磁构型的演化。在MnTe厚度低于临界值且具有面外Néel矢量方向的反铁磁序中，我们观察到一个轴子绝缘体相，该相是所有磁构型中的基态。定义$T$为时间反演对称性，该轴子绝缘体相受磁二重旋转对称性$C_2{\cdot}T$保护。随着磁性层厚度的增加，轴子绝缘体相演变为一个平庸绝缘体。通过将Néel矢量方向切换至$ab$面内，系统会根据MnTe的厚度实现不同的反铁磁拓扑绝缘体。这些相的特征是在垂直于磁性层Néel矢量方向的表面上，无能隙的表面狄拉克锥从高对称点移开。在铁磁性存在的情况下，系统分别对面外和面内磁化方向实现磁性外尔半金属和铁磁半金属。我们在三维超晶格中观察到铁磁态下存在大的反常霍尔电导率。