拓扑绝缘体中的磁性调制掺杂以实现更高温度量子反常霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2015-11-06 v1 材料科学
摘要
量子反常霍尔效应(QAHE)可在无外磁场下产生无耗散边缘电流，在磁性离子掺杂的拓扑绝缘体(TIs)如Cr和V掺杂的(Bi,Sb)2Te3中被观测到。当费米能级位于拓扑绝缘体表面态原始狄拉克点附近由磁性诱导的能隙内时，QAHE出现。尽管报道能隙大小约为50 meV，QAHE的可观测温度一直限制在300 mK以下。我们尝试将磁性Cr调制掺杂到拓扑绝缘体(Bi,Sb)2Te3薄膜中以提高QAHE的可观测温度。通过在基于非Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3薄膜的两表面附近引入富Cr掺杂的薄(1 nm)层，我们成功观测到高达2 K的QAHE。这种调制掺杂带来的可观测温度提升似乎源于表面态与富磁矩相互作用中无序的抑制。这种稳定QAHE的超晶格设计可能为基于更高温度且零磁场量子输运的无耗散电子学铺平道路。
引用
@article{arxiv.1511.01724,
title = {Magnetic modulation doping in topological insulators toward higher-temperature quantum anomalous Hall effect},
author = {M. Mogi and R. Yoshimi and A. Tsukazaki and K. Yasuda and Y. Kozuka and K. S. Takahashi and M. Kawasaki and Y. Tokura},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.01724},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 4 figures