磁性掺杂拓扑绝缘体中铁磁性、表面态与量子修正的相互影响
材料科学
2012-12-07 v2
摘要
理论预测，铁磁性引起的时间反演对称性破缺将对拓扑绝缘体的电子表面态产生深刻影响。在此，我们报告对 \MBS 薄膜进行的一系列结构、磁性、电学和光谱测量；其中光电子能谱与 X 射线磁圆二色性研究近期表明，在 15 K K 温度范围内存在表面铁磁性，并伴随 Dirac 点处表面态密度的抑制。二次离子质谱与扫描隧道显微镜揭示了 Mn 原子的非均匀分布，其倾向于向样品表面偏析。磁测量与各向异性磁阻测量对表面研究中观察到的高温铁磁性不敏感，而是揭示了在 K 时的低温铁磁相。磁光 Kerr 效应与反常 Hall 效应的缺失表明，该低温铁磁性不太可能是均匀的体相，而很可能起源于样品生长过程中磁性原子偏析的体材料纳米级近表面区域。尽管样品并不理想，电子输运同时包含体相与表面贡献，但我们测得的磁导行为在定性上与如下预测一致：Dirac 谱中能隙的打开驱动了拓扑绝缘体中电导的量子修正从辛类向正交类转变。
引用
@article{arxiv.1206.2908,
title = {Interplay between ferromagnetism, surface states, and quantum corrections in a magnetically doped topological insulator},
author = {Duming Zhang and Anthony Richardella and David W. Rench and Su-Yang Xu and Abhinav Kandala and Thomas C. Flanagan and Haim Beidenkopf and Andrew L. Yeats and Bob B. Buckley and Paul V. Klimov and David D. Awschalom and Ali Yazdani and Peter Schiffer and M. Zahid Hasan and Nitin Samarth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.2908},
year = {2012}
}
备注
To appear in Phys. Rev. B