面内磁化拓扑绝缘体中由杂质势引起的狄拉克点能隙
材料科学
2019-05-01 v2
摘要
以无耗散量子化边缘输运为特征的量子反常霍尔效应（QAHE），关键依赖于电子体带结构的非平凡拓扑以及打破时间反演对称性的稳健铁磁序。磁性掺杂的拓扑绝缘体（TI）满足这两个条件，是实现 QAHE 最有前途的量子材料。由于表面电子的自旋沿磁性杂质交换场方向排列，通常认为只有具有面外磁化的磁性 TI 才能在表面态的狄拉克点（DP）处打开能隙，从而导致 QAHE。结合原子级紧束缚和过渡金属掺杂 BiSe 的第一性原理计算，我们使用连续模型表明，表面杂质势会产生额外的有效磁场，使表面电子沿垂直于表面的方向自旋极化。预测的能隙打开机制源于该附加场与将 DP 位置从 点移开的面内磁化之间的相互作用。这种效应类似于源自能带结构六角翘曲修正的效应，但强一个数量级。我们的计算表明，在具有面内磁化的掺杂 TI 中，DP 处由杂质势引起的能隙与由面外磁化打开的能隙相当。
引用
@article{arxiv.1901.06395,
title = {Impurity-potential-induced gap at the Dirac point of topological insulators with in-plane magnetization},
author = {M. F. Islam and Anna Pertsova and C. M. Canali},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.06395},
year = {2019}
}
备注
6 pages, 2 figures