基于 Sb_2Te_3 的量子反常霍尔材料中狄拉克质量隙的严重抑制
介观与纳米尺度物理
2020-10-26 v1 材料科学
摘要
当拓扑表面态（SS）的谱中打开狄拉克质量隙时，量子反常霍尔（QAH）效应出现在铁磁拓扑绝缘体（FMTI）中。令人费解的是，尽管平均质量隙可超过 28 meV（约 320 K），QAH 效应却频繁仅在低于 1 K 的温度下可探测。利用原子分辨率朗道能级谱学成像，我们将典型 FMTI Cr_0.08(Bi_0.1Sb_0.9)_1.92Te_3 的电子结构与其非磁性母体 (Bi_0.1Sb_0.9)_2Te_3 相比较，以探究原因。在 (Bi_0.1Sb_0.9)_2Te_3 中，我们发现狄拉克能量存在空间随机涨落。在 Cr_0.08(Bi_0.1Sb_0.9)_1.92Te_3 中检测到统计等价的狄拉克能量涨落，同时伴随但不相关的狄拉克质量隙无序。这两类 SS 电子无序共同导致最小质量隙被急剧抑制至低于 100 {\mu}eV，对应相隔 <1 {\mu}m 的纳米尺度区域。这从根本上将基于 Sb_2Te_3 的 FMTI 材料中的完全量子化反常霍尔效应限制在极低温度下。
引用
@article{arxiv.2010.12044,
title = {Severe Dirac Mass Gap Suppression in Sb_2Te_3-based Quantum Anomalous Hall Materials},
author = {Yi Xue Chong and Xiaolong Liu and Rahul Sharma and Andrey Kostin and Genda Gu and K. Fujita and J. C. Séamus Davis and Peter O. Sprau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.12044},
year = {2020}
}