基于表面态工程的 Cr 掺杂 Bi$_2$Se$_3$ 薄膜中的铁磁反常霍尔效应
材料科学
2019-05-06 v1
摘要
反常霍尔效应（AHE）是一种出现在磁性导体中的非线性霍尔效应，由内禀磁性增强，超出普通霍尔效应的预期。随着在 Cr 或 V 掺杂拓扑绝缘体（TI）(Sb,Bi)Te 薄膜中发现 AHE 的量子化版本——量子反常霍尔效应（QAHE），磁性 TI 中的 AHE 一直引起极大关注。然而，该系统中的一个谜团在于：尽管 Cr 或 V 掺杂的 (Sb,Bi)Te 以及 V 掺杂的 BiSe 都表现出 AHE，但 Cr 掺杂的 BiSe 却连作为 QAHE 预期前驱的铁磁 AHE 都未能显现，尽管它是最早被预言展现 QAHE 的材料。在此，我们通过利用表面态工程方案，在 Cr 掺杂 BiSe 薄膜中成功实现了铁磁 AHE。令人惊讶的是，所观察到的 Cr 掺杂 BiSe 薄膜中的铁磁 AHE 无论载流子类型如何均只呈现正斜率。我们表明，这一符号问题可由基于紧束缚模型结合第一性原理方法计算所得的系统内禀贝里曲率来解释。
引用
@article{arxiv.1905.01300,
title = {Ferromagnetic Anomalous Hall Effect in Cr-doped Bi$_2$Se$_3$ Thin Films via Surface-State Engineering},
author = {Jisoo Moon and Jinwoong Kim and Nikesh Koirala and Maryam Salehi and David Vanderbilt and Seongshik Oh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.01300},
year = {2019}
}
备注
24 pages, 5 figures