MnBi$_2$Te$_4$中依赖于样品的狄拉克点能隙及其对施加表面电荷的响应：联合光电子能谱和第一性原理研究
材料科学
2021-10-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
最近发现的本征反铁磁拓扑绝缘体MnBiTe为实现量子反常霍尔效应及高温下的一系列相关现象提供了令人兴奋的平台。使该材料具有应用吸引力的一个重要特性是其预测的狄拉克点处的大磁隙。然而，虽然早期实验测量报告了大的狄拉克点能隙，但最近许多研究声称观察到MnBiTe狄拉克锥的无隙色散。这里，我们使用微米激光角分辨光电子能谱，研究了由两个不同化学家小组生长的15个不同MnBiTe样品的电子结构。基于仔细的能量分布曲线分析，在约10-16 K的奈尔温度以下测量到15至65 meV的狄拉克点能隙。其中，大约一半的研究样品显示约30 meV的狄拉克点能隙，而四分之一的样品能隙在50至60 meV范围内。总结我们和其他小组的结果，在当前可用的MnBiTe样品中，狄拉克点能隙可以在几到几十meV之间取任意值。此外，基于密度泛函理论，我们讨论了一个可能导致狄拉克点能隙减小的可能因素，即由于表面区域的各种缺陷而可能出现的过量表面电荷。我们证明狄拉克点能隙受施加的表面电荷影响，甚至可以被关闭，这可以用来调节MnBiTe的狄拉克点能隙大小。
引用
@article{arxiv.2107.04428,
title = {Sample-dependent Dirac point gap in MnBi$_2$Te$_4$ and its response to the applied surface charge: a combined photoemission and ab initio study},
author = {A. M. Shikin and D. A. Estyunin and N. L. Zaitsev and D. Glazkova and I. I. Klimovskikh and S. Filnov and A. G. Rybkin and E. F. Schwier and S. Kumar and A. Kimura and N. Mamedov and Z. Aliev and M. B. Babanly and K. Kokh and O. E. Tereshchenko and M. M. Otrokov and E. V. Chulkov and K. A. Zvezdin and A. K. Zvezdin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04428},
year = {2021}
}