在 MnBi$_2$Te$_4$/Sb$_2$Te$_3$ 异质结中追求高温量子反常霍尔效应
材料科学
2020-01-22 v2
摘要
量子反常霍尔效应（QAHE）已在磁性掺杂拓扑绝缘体或内禀磁性拓扑绝缘体 MnBiTe 中通过施加外磁场实验实现。然而，较低的观测温度或非预期的外磁场（用于将所有 MnBiTe 层调至铁磁态）仍然阻碍着 QAHE 的进一步应用。在此，我们从理论上证明，MnBiTe 和 SbTe 层的适当堆叠能够产生内禀铁磁范德华异质结，从而实现高温 QAHE。我们发现，当一个五五层 SbTe 拓扑绝缘体插入到两个具有层间反铁磁耦合的七层 MnBiTe 之间时，层间铁磁转变可以在 发生。能带结构和拓扑性质计算表明，MnBiTe/SbTe/MnBiTe 异质结展现出约 26 meV 的拓扑非平庸带隙，承载着陈数 的 QAHE。此外，由于 MnBiTe 中内禀 n 型缺陷和 SbTe 中 p 型缺陷导致天然电荷补偿，我们提出的材料体系应被视为探索高温 QAHE 的理想平台。
引用
@article{arxiv.1908.00498,
title = {Pursuing High-Temperature Quantum Anomalous Hall Effect in MnBi$_2$Te$_4$/Sb$_2$Te$_3$ Heterostructures},
author = {Shifei Qi and Ruiling Gao and Maozhi Chang and Yulei Han and Zhenhua Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.00498},
year = {2020}
}