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本征磁性拓扑绝缘体 $[\mathrm{MnTe}][\mathrm{Bi}_{2}\mathrm{Te}_{3}]_{\mathrm{n}}$ 中远超热力学极限的单层磁体相

介观与纳米尺度物理 2025-03-14 v1

摘要

本征磁性拓扑绝缘体(IMTI)家族 [MnTe][Bi2Te3]n[\mathrm{MnTe}][\mathrm{Bi}_{2}\mathrm{Te}_{3}]_{\mathrm{n}} 展现出依赖于 nn 的磁拓扑性质,使其成为先进电子学和自旋电子学的理想平台。然而,由于样品合成中的技术障碍,它们在大 nn 极限下的性质仍然未知。为了克服这一点,我们利用了原子逐层分子束外延(ALL-MBE)技术,并实现了 nn 大至 15 的 IMTI,远超此前在体块晶体或薄膜中的报道。随后,我们发现主要由层内铁磁耦合决定的“单层磁体(SLM)”相在 n>4n > \sim 4 时出现,并在直至 n=15n = 15 时几乎不受影响。尽管如此,非零的层间铁磁耦合对于稳定 SLM 相仍然是必要的,这表明 SLM 相在 nn\to\infty 极限下最终会消失。这项研究揭示了热力学极限之外 IMTI 的奥秘,并为多样的磁拓扑应用打开了大门。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.06283,
  title  = {Single-layer magnet phase in intrinsic magnetic topological insulators, $[\mathrm{MnTe}][\mathrm{Bi}_{2}\mathrm{Te}_{3}]_{\mathrm{n}}$, far beyond the thermodynamic limit},
  author = {Deepti Jain and Hee Taek Yi and Xiong Yao and Alessandro R. Mazza and An-Hsi Chen and Kim Kisslinger and Myung-Geun Han and Matthew Brahlek and Seongshik Oh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.06283},
  year   = {2025}
}