硬铁磁拓扑绝缘体中鲁棒量子反常霍尔态的高精度实现

Cui-Zu Chang; Weiwei Zhao; Duk Y. Kim; Haijun Zhang; Badih A. Assaf; Don Heiman; Shou-Cheng Zhang; Chaoxing Liu; Moses H. W. Chan; Jagadeesh S. Moodera

doi:10.1038/nmat4204

硬铁磁拓扑绝缘体中鲁棒量子反常霍尔态的高精度实现

材料科学 2015-04-24 v2

作者: Cui-Zu Chang , Weiwei Zhao , Duk Y. Kim , Haijun Zhang , Badih A. Assaf , Don Heiman , Shou-Cheng Zhang , Chaoxing Liu , Moses H. W. Chan , Jagadeesh S. Moodera

在 arXiv 上查看 ↗ PDF ↗ DOI ↗

摘要

量子霍尔 (QH) 效应的发现促成了拓扑电子态的实现，即在强磁场下二维电子层边缘沿单一方向流动的无耗散电流。量子反常霍尔 (QAH) 效应具有与 QH 效应类似的物理现象，但其物理起源依赖于内禀自旋 - 轨道耦合和铁磁性。在此，我们报道了在 V 掺杂 (Bi,Sb)2Te3 薄膜中观测到 QAH 态的实验结果：零场纵向电阻低至 $0.00013\pm0.00007 h/e^2$ ( $\sim 3.35\pm1.76$ ohm)，霍尔电导达到 $0.9998\pm0.0006 e^2/h$ ，且在 $T=25$ mK 时霍尔角高达 $89.993\pm0.004$ 度。该系统的进一步优势在于其为具有大矫顽场 ( $H_c>1.0$ T) 和相对较高居里温度的硬铁磁体。在硬铁磁拓扑绝缘体 (FMTIs) 中实现鲁棒的 QAH 态是迈向无需外场的无耗散电子应用的重要一步。

关键词

量子反常霍尔效应拓扑绝缘体硬铁磁体无耗散输运自旋 - 轨道耦合 V 掺杂 (Bi,Sb)2Te3 霍尔电导居里温度

引用

@article{arxiv.1412.3758,
  title  = {High-precision realization of robust quantum anomalous Hall state in a hard ferromagnetic topological insulator},
  author = {Cui-Zu Chang and Weiwei Zhao and Duk Y. Kim and Haijun Zhang and Badih A. Assaf and Don Heiman and Shou-Cheng Zhang and Chaoxing Liu and Moses H. W. Chan and Jagadeesh S. Moodera},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1412.3758},
  year   = {2015}
}

备注

16 pages, 4 figures, this is the final version, accepted by Nature Materials, forthcoming

硬铁磁拓扑绝缘体中鲁棒量子反常霍尔态的高精度实现

摘要

关键词

引用

备注

相关论文