Bi$_2$Se$_3$/EuS 界面处破缺反演对称性的磁近邻效应
介观与纳米尺度物理
2014-10-28 v1 材料科学
摘要
受近期该界面实验实现的启发，我们利用密度泛函理论 (DFT) 和低能有效模型，研究了由 BiSe/EuS 界面诱导的拓扑绝缘体 (TI) 狄拉克表面态上的磁近邻效应。我们考虑将一层薄的铁磁绝缘体 EuS 薄膜堆叠在具有三个或五个五重层 (QLs) 的 BiSe(111) 平板顶部，其中 EuS 的磁化方向垂直于界面（ 轴），从而同时破坏了时间反演对称性和反演对称性。研究发现，电荷转移和表面弛豫使得狄拉克锥呈现电子掺杂。对于 3 QLs 和 5 QLs 两种情况，顶表面狄拉克锥均具有 9 meV 的能隙，而底表面狄拉克锥保持无能隙。这一特征归因于 EuS 薄膜诱导的短程磁矩。对于 5 QLs，在底表面狄拉克点正下方形成了一个额外的能隙为 2 meV 的狄拉克锥，而对于 3 QLs 则不存在额外的狄拉克锥。我们还利用 DFT 和有效模型考察了破缺反演对称性下狄拉克表面态的自旋 - 轨道纹理。我们发现， 轨道与自旋矩的 分量耦合，其符号与 和 轨道相反。 和径向 轨道与面内自旋纹理的耦合手性与切向 轨道相反。有效模型得到的结果与我们的 DFT 计算一致。计算得出的自旋 - 轨道纹理可通过自旋分辨角分辨光电子能谱进行检验。
引用
@article{arxiv.1407.6268,
title = {Magnetic proximity effect at Bi$_2$Se$_3$/EuS interface with broken inversion symmetry},
author = {Alex Taekyung Lee and Myung Joon Han and Kyungwha Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.6268},
year = {2014}
}
备注
22pages, 7 figures