具有零场铁磁态与狄拉克表面态能隙的磁性拓扑绝缘体 MnBi6Te10
材料科学
2020-08-04 v2 强关联电子
摘要
具有非平凡拓扑电子结构且时间反演对称性破缺的磁性拓扑绝缘体(topological insulators, TIs)展现出多种奇异的拓扑量子现象。在高温下实现此类奇异现象是该领域的核心课题之一。我们揭示 MnBi6Te10 是一种磁性拓扑绝缘体，其在 10.8 K 以下的基态为反铁磁态，其非平凡拓扑性由类狄拉克表面态所体现。当自旋在低至 0.1 T 的磁场下极化时，出现 Z4 = 2 的铁磁轴子绝缘体态，并伴随高达 10 K 的饱和反常霍尔电阻率。该铁磁态在 2 K 下即使外场降至零仍得以保持。理论计算表明，少层铁磁 MnBi6Te10 同样具有拓扑非平凡性，其陈数非零。角分辨光电子能谱实验进一步揭示了由解理面上不同终止方式产生的三类狄拉克表面态，其中一类在狄拉克点处具有约 28 meV 的能隙，呈绝缘行为。这些突出特征表明，MnBi6Te10 是在零场和高温下实现多种拓扑量子效应的一个有前景的体系。
引用
@article{arxiv.1910.10101,
title = {Magnetic topological insulator MnBi6Te10 with zero-field ferromagnetic state and gapped Dirac surface states},
author = {Shangjie Tian and Shunye Gao and Simin Nie and Yuting Qian and Chunsheng Gong and Yang Fu and Hang Li and Wenhui Fan and Peng Zhang and Takesh Kondo and Shik Shin and Johan Adell and Hanna Fedderwitz and Hong Ding and Zhijun Wang and Tian Qian and Hechang Lei},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10101},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 4 figures and 1 table