(Mn,Ge)Bi$_2$Te$_4$ 的磁性狄拉克半金属态
材料科学
2023-06-23 v1
摘要
对于量子电子学，精细调控磁性拓扑绝缘体（TIs）的性质是一关键问题。我们研究了两种同构 Z TI（磁性 MnBiTe 与非磁性 GeBiTe）之间的固溶体，其 Z 不变量分别为 1;000 与 1;001。对于高质量的较大尺寸混合晶体 GeMnBiTe，我们观测到随 x 线性变化的磁性、与组分无关的两两交换相互作用以及易磁化轴。体带隙在 从 0 到 0.4 时逐渐减小至零，随后在 时重新打开，证明了拓扑非平凡相与半金属态之间的拓扑相变（TPTs）。该 TPTs 纯由轨道贡献的变化所驱动。通过追踪靠近基本带隙态的 x 依赖 贡献，提取出有效自旋轨道耦合变化。随 x 变化，该贡献的最大值从价带切换到导带，从而驱动两次 TPTs。在 观测到的无隙态在尼尔温度以上近似为狄拉克半金属，而在其以下呈现磁性带隙，这在原始光电子能谱数据中清晰可见。所观测的 GeMnBiTe 体系行为由此展示了对 TI 拓扑与磁性质的精确调控能力。
引用
@article{arxiv.2306.13024,
title = {Magnetic Dirac semimetal state of (Mn,Ge)Bi$_2$Te$_4$},
author = {Alexander S. Frolov and Dmitry Yu. Usachov and Artem V. Tarasov and Alexander V. Fedorov and Kirill A. Bokai and Ilya Klimovskikh and Vasily S. Stolyarov and Anton I. Sergeev and Alexander N. Lavrov and Vladimir A. Golyashov and Oleg E. Tereshchenko and Giovanni Di Santo and Luca Petaccia and Oliver J. Clark and Jaime Sanchez-Barriga and Lada V. Yashina},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13024},
year = {2023}
}