AMnBi（A=K, Rb, Cs）族材料块体与二维结构的第一性原理研究
介观与纳米尺度物理
2020-08-05 v1
摘要
具有高迁移率的磁性材料从基础和应用角度看都是引人关注的研究课题。基于第一性原理计算，我们研究了已合成的AMnBi（A=K, Rb, Cs）族材料的物理性质。我们表明这些材料为反铁磁（AFM），其尼尔温度高于300 K。它们包含AFM有序的Mn层，而层间耦合从KMnBi的铁磁（FM）变为RbMnBi和CsMnBi的反铁磁。我们发现这些材料为窄带隙半导体。由于小有效质量，电子载流子迁移率可非常高，KMnBi可达100,000 cm2/(Vs)。相比之下，空穴迁移率被大幅抑制，通常低两个数量级。我们进一步研究了其二维（2D）单层结构，发现其为AFM且具相当高迁移率（1000 cm2/(Vs)）。其尼尔温度仍可达室温。有趣的是，我们发现磁相变还伴随金属-绝缘体相变，顺磁金属相具有一对非对称操作对称性保护的非对称操作对称性保护的2D自旋轨道狄拉克点。此外，磁性可被外加应变有效调控。当磁有序转变为FM时，体系可成为具有无能隙手性边缘态的量子反常霍尔绝缘体。
引用
@article{arxiv.2003.10671,
title = {First-principles study on the bulk and two-dimensional structures of AMnBi(A =K, Rb, Cs)-family materials},
author = {Ziming Zhu and Chunyan Liao and Si Li and Xiaoming Zhang and Weikang Wu and Zhi-Ming Yu and Rui Yu and Wei Zhang and Shengyuan A. Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.10671},
year = {2020}
}