设计型铁磁体-拓扑绝缘体-铁磁体异质结构中的大带隙量子反常霍尔绝缘体
介观与纳米尺度物理
2021-05-19 v1 材料科学
摘要
将磁性与非平凡能带拓扑相结合产生了量子反常霍尔（QAH）绝缘体以及奇异量子相，例如电流沿量子化边缘态无耗散流动的 QAH 效应。通过拓扑绝缘体邻近磁性材料来诱导磁序，为实现高温下用于无损输运应用的 QAH 效应提供了一条有前景的途径。一种有前景的架构包含夹在两层单层 MnBi2Te4（一种二维铁磁绝缘体）之间的超薄 Bi2Te3 三明治结构，并预测会在室温下产生带隙远超热能（25 meV）的稳健 QAH 绝缘体相。本文中，我们通过分子束外延生长了 1SL MnBi2Te4 / 4QL Bi2Te3 / 1SL MnBi2Te4 异质结构，并利用角分辨光电子能谱探测其电子结构。我们观察到强六方扭曲的质量狄拉克费米子以及 75 meV 的带隙。带隙的磁性起源通过观测到的时间反演对称性破缺和交换- Rashba 效应得到确认，与密度泛函理论计算高度吻合。这些发现为拓扑绝缘体中的磁性邻近效应提供了见解，将推动拓扑绝缘体中的无损输运向更高温度发展。
引用
@article{arxiv.2105.08298,
title = {Large bandgap quantum anomalous hall insulator in a designer ferromagnet-topological insulator-ferromagnet heterostructure},
author = {Qile Li and Chi Xuan Trang and Weikang Wu and Jinwoong Hwang and Nikhil Medhekar and Sung-Kwan Mo and Shengyuan A. Yang and Mark T Edmonds},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08298},
year = {2021}
}
备注
24 pages