n 型 Mn-Bi2Te3 薄膜中的铁磁性与自旋依赖输运
材料科学
2014-05-28 v1
摘要
我们描述了通过分子束外延生长的单晶 n 型 Mn 掺杂 Bi2Te3 薄膜的结构、磁性和磁输运性质的详细研究。随着 Mn 浓度的增加，晶体结构从低 Mn 浓度下 Bi2Te3 母晶的四方锥结构转变为 (Bi2Te3)m(Bi2)n 同系物系列中的 BiTe 相。磁化测量揭示了铁磁性的 onset，居里温度范围在 13.8 K - 17 K 之间，对应于 Mn 浓度为 2% - 10% 的薄膜。磁化滞后回线表明磁易轴沿晶体的 c 轴方向（垂直于平面）。对 68 nm 厚样品的极化中子反射率测量显示，磁化强度在整个薄膜中是均匀的。铁磁性的存在也表现为强烈的反常霍尔效应和由畴壁散射引起的滞后磁阻。普通霍尔效应测量表明载流子密度为 n 型，随 Mn 掺杂而增加，且足够高（> 2.8 x 10^{13} cm^{-2}）以使化学势位于导带中。因此，观测到的铁磁性可能与体态和表面态都有关。令人惊讶的是，居里温度未显示出对载流子密度的任何明显依赖，但确实随 Mn 浓度增加而升高。我们的结果表明，在这些 Mn 掺杂 Bi2Te3 薄膜中探测到的铁磁性并非由导带或杂质带中的载流子介导。
引用
@article{arxiv.1402.5546,
title = {Ferromagnetism and Spin-dependent Transport in n-type Mn-Bi2Te3 Thin Films},
author = {Joon Sue Lee and Anthony Richardella and David W. Rench and Robert D. Fraleigh and Thomas C. Flanagan and Julie A. Borchers and Jing Tao and Nitin Samarth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.5546},
year = {2014}
}