通过铁磁层亚表面并入形成的大能隙磁性拓扑异质结构
材料科学
2017-09-08 v1
摘要
将磁性引入拓扑绝缘体对于利用诸如量子反常霍尔效应（QAHE）等奇异现象进行技术应用具有吸引力。虽然大多数研究都集中在掺杂磁性杂质以在表面态狄拉克点打开能隙，但据报道在某些情况下出现了许多不良效应，这使得难以确定能隙打开是否是由于时间反演对称性破缺。此外，QAHE的实现一直局限于低温。在这里，我们成功地在MnBi2Se4/Bi2Se3异质结构中产生了有质量的狄拉克锥，该异质结构是通过在Bi2Se3表面自组装一层MnBi2Se4层（作为Mn和Se共沉积的结果）而制备的。我们的实验结果，得到了相对论从头计算的支持，表明所制备的MnBi2Se4/Bi2Se3异质结构显示出高达室温的铁磁性，以及约100 meV的清晰狄拉克锥能隙打开，而在能带结构的其余部分没有任何其他显著变化。这可以被认为是表面狄拉克锥与磁性层直接相互作用的结果，而不是磁邻近效应。这种自发形成的自组装异质结构具有有质量的狄拉克谱，其特征为非平庸的陈数C = -1，有潜力在比迄今为止报道的显著更高的温度下实现QAHE，并可作为开发未来“拓扑电子学”器件的平台。
引用
@article{arxiv.1709.02004,
title = {Large-gap magnetic topological heterostructure formed by subsurface incorporation of a ferromagnetic layer},
author = {Toru Hirahara and Sergey V. Eremeev and Tetsuroh Shirasawa and Yuma Okuyama and Takayuki Kubo and Ryosuke Nakanishi and Ryota Akiyama and Akari Takayama and Tetsuya Hajiri and Shin-ichiro Ideta and Masaharu Matsunami and Kazuki Sumida and Koji Miyamoto and Yasumasa Takagi and Kiyohisa Tanaka and Taichi Okuda and Toshihiko Yokoyama and Shin-ichi Kimura and Shuji Hasegawa and Evgueni V. Chulkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.02004},
year = {2017}
}
备注
13pages, 4 figures