在磁性拓扑绝缘体 MnBi$_{2-x}$Sb$_{x}$Te$_{4}$ 中实现带隙表面态
材料科学
2020-09-09 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
磁性拓扑绝缘体（MTI）中磁性与非平庸拓扑之间的相互作用有望产生多种奇异的拓扑量子现象，例如量子反常霍尔（QAH）效应和拓扑轴子态。评估这些新奇性质的关键在于在狄拉克表面能带的交换能隙中调节费米能级。MnBiTe 具有非平庸能带拓扑和本征反铁磁（AFM）态，可实现所有这些量子态，然而 MnBiTe 晶体高度电子掺杂的性质阻碍了带隙拓扑表面态的展现。在此，我们通过 Sb 替代来调控材料，以在 MnBiSbTe（MBST）中揭示带隙表面态。通过将费米能级移入 MBST 的体带隙，我们触及表面态，并通过扫描隧道显微/谱学（STM/STS）测量的准粒子干涉（QPI）显示出狄拉克点处 50 meV 的能带隙。通过多探针 STM 测量的输运谱学确认了在奈尔温度以下的表面主导导电。尽管场诱导铁磁性被增强，表面能带隙对垂直于平面的磁场仍是鲁棒的。具有大交换能隙的体绝缘 MTI 的实现为探索新兴拓扑现象提供了一个有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2003.00180,
title = {Realizing gapped surface states in magnetic topological insulator MnBi$_{2-x}$Sb$_{x}$Te$_{4}$},
author = {Wonhee Ko and Marek Kolmer and Jiaqiang Yan and Anh D. Pham and Mingming Fu and Felix Lüpke and Satoshi Okamoto and Zheng Gai and Panchapakesan Ganesh and An-Ping Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.00180},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 4 figures