过渡金属掺杂铋烯中由拓扑态介导的 RKKY 相互作用

我们研究了具有受保护边缘态的铋烯拓扑绝缘体中过渡金属离子间的磁相互作用。我们发现这些拓扑态对二维拓扑绝缘体中的磁相互作用具有关键作用。利用第一性原理和模型哈密顿量，我们对过渡金属掺杂的体相和纳米带铋烯进行了比较研究。在带隙体相铋烯中，过渡金属间的直接重叠占主导地位；而在纳米带边缘则存在长程磁性。这种交换相互作用可以很好地由拓扑态介导的类 RKKY 哈密顿量来描述。我们的结果表明，拓扑态促进了反铁磁性的主导地位，同时由于全局时间反演对称性的保持，保留了自旋锁定的 Dirac 交叉态。这种由无质量电子介导的扩展磁相互作用可以增加自旋扩散长度，有望用于快速无耗散自旋电子器件。