堆叠范德瓦耳斯铁磁绝缘体-拓扑绝缘体异质结中的栅极可调反常霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2022-10-11 v1
摘要
对量子反常霍尔绝缘体(QAHI)或轴子绝缘体等新型拓扑相的探寻,推动了将磁性引入拓扑绝缘体的多种方案。一种方案是在拓扑绝缘体中引入铁磁掺杂剂。然而,由于铁磁掺杂剂带来的附加无序等问题,通常具有挑战性,且需要精心设计的生长/异质结构或相对较低的温度才能观察到 QAHI。另一种有前景的方案是利用磁性绝缘体的磁邻近效应使拓扑绝缘体磁化。迄今为止,大多数此类异质结构是通过分子束外延和金属有机化学气相沉积等生长技术合成的。由于生长条件差异和晶格失配,这些技术不易适用于混合匹配众多可用的铁磁与拓扑绝缘体。在此,我们证明,通过干法转移剥离的微米级范德瓦耳斯拓扑绝缘体与磁性绝缘体材料(BiSbTeSe2/Cr2Ge2Te6)薄片组装的堆叠异质结构中,仍可获得磁邻近效应,这体现在反常霍尔效应(AHE)的观测中。此外,当通过静电栅极控制载流子密度时,由这些异质结构制成的器件可实现对 AHE 的调制。这些结果表明,磁性范德瓦耳斯材料的简单机械转移提供了通过磁邻近效应使拓扑绝缘体磁化的另一条可能途径,是进一步实现 QAHI 和轴子绝缘体等新型拓扑相的关键一步。
引用
@article{arxiv.2206.13045,
title = {Gate-tunable anomalous Hall effect in stacked van der Waals ferromagnetic insulator - topological insulator heterostructures},
author = {Andres E. Llacsahuanga Allcca and Xing-Chen Pan and Ireneusz Miotkowski and Katsumi Tanigaki and Yong P. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.13045},
year = {2022}
}
备注
22 pages, 10 figures