范德瓦耳斯层状 MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$ 磁性的中子衍射研究

二维范德瓦耳斯 MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$（n = 1, 2, 3, 4）化合物近来被发现是内禀磁性拓扑绝缘体，可实现量子反常霍尔效应及多样的拓扑态。在此，我们总结并比较了该族材料的晶体与磁结构，并讨论了化学组分对其磁性的影响。我们发现，在 MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$（n = 1, 2, 3, 4）中相当比例的 Bi 占据了 Mn 位，而在中子衍射实验分辨率范围内，非磁性原子位上未检测到 Mn。Mn 的占位随 n 增大而单调降低。对代表性样品 MnBi$_{4}$Te$_{7}$ 的极化中子衍射表明，其磁化密度完全累积于 Mn 位，与未极化中子衍射结果吻合良好。Mn 位上 Bi 的缺陷自然地解释了从 n = 1 到 n = 4 饱和磁矩的连续减小。所有化合物的实验临界指数总体上暗示其磁性具有三维特征。我们的工作提供了材料特异的结构参数，或可有助于能带结构计算以理解观测到的拓扑表面态，并通过化学掺杂设计量子磁性材料。