外延 MnBi2Te4 薄膜中栅极可调的本征反常霍尔效应
材料科学
2021-10-04 v1
摘要
反常霍尔效应（AHE）是揭示磁性材料及其自旋拓扑拓扑性质的重要输运特征。近来，反铁磁性 MnBi2Te4 已被证明是一种本征磁性拓扑绝缘体，在剥离纳米片中表现出量子 AHE。然而，其复杂的 AHE 行为可能为磁性与能带结构之间未被探索的关联提供契机。在此，我们展示了晶圆级 MnBi2Te4 薄膜中由 Berry 曲率主导的本征 AHE。通过利用高介电常数 SrTiO3 作为背栅，我们揭示了约 7 层七重层 MnBi2Te4 中的双极性导电和电子-空穴载流子（n-p）转变。饱和 AHE 电阻与纵向电阻之间的二次关系表明其本征 AHE 机制。然而，对于约 3 层七重层 MnBi2Te4，AHE 在电栅调控下由其初始负值反转为正值。第一性原理计算表明，该行为源于极化自旋少数主导的表面态与自旋多数主导的内带之间竞争的 Berry 曲率。我们的结果阐明了 MnBi2Te4 薄膜中栅极可调本征 AHE 的物理机制，并为实现对其 AHE 的调控提供了可行途径。
引用
@article{arxiv.2110.00540,
title = {Gate-tunable Intrinsic Anomalous Hall Effect in Epitaxial MnBi2Te4 Films},
author = {Shanshan Liu and Jiexiang Yu and Enze Zhang and Zihan Li and Qiang Sun and Yong Zhang and Lun Li and Minhao Zhao and Pengliang Leng and Xiangyu Cao and Jin Zou and Xufeng Kou and Jiadong Zang and Faxian Xiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.00540},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 5 figures