量子反常霍尔三明治异质结构中轴子绝缘体态的实现
介观与纳米尺度物理
2018-02-07 v2 材料科学
摘要
“磁电效应”源于材料中磁性与电学性质之间的耦合。拓扑绝缘体 (TI) 的 Z2 不变量导致了这一现象的量子化版本，被称为拓扑磁电 (TME) 效应。这种效应可以在一种被称为“轴子绝缘体”的新拓扑相中实现，其表面态全部被能隙化，但内部仍遵循时间反演对称性。我们利用量子反常霍尔 (QAH) 三明治异质结构中的电学输运测量展示了这样一种相，在该结构中，两个成分不同的磁性 TI 层由一个未掺杂的 TI 层隔开。同一样品的磁力显微镜图像显示了顶层和底层在不同矫顽场下的顺序磁化反转，这是由于间隔层导致的弱层间交换耦合所致。当磁化反平行时，霍尔电阻和霍尔电导均表现出零平台，并伴随大的纵向电阻和消失的纵向电导，表明实现了轴子绝缘体态。因此，我们的发现为一种不同于已确立的 QAH 态的物质相提供了证据，并为实现 TME 效应提供了一个有前景的平台。
引用
@article{arxiv.1710.00471,
title = {Realization of the Axion Insulator State in Quantum Anomalous Hall Sandwich Heterostructures},
author = {Di Xiao and Jue Jiang and Jae-Ho Shin and Wenbo Wang and Fei Wang and Yi-Fan Zhao and Chaoxing Liu and Weida Wu and Moses H. W. Chan and Nitin Samarth and Cui-Zu Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.00471},
year = {2018}
}
备注
18-page manuscript + 24-page supplementary materials. Accepted by PRL