嵌入典型拓扑绝缘体中的3d和4d杂质的自旋动力学
介观与纳米尺度物理
2019-05-15 v1
摘要
拓扑绝缘体是体相绝缘但具有导电表面态的材料。其磁性掺杂打破时间反演对称性并产生许多有趣效应，如无损输运。然而，其动力学性质仍知之甚少。在此，我们系统研究了嵌入两种典型拓扑绝缘体（BiTe 和 BiSe）中的 和 单杂质的横向自旋激发。发现拓扑绝缘体体带隙内由杂质诱导的态对自旋激发谱有剧烈影响，导致极高寿命可达 。通过将系统映射到一个广义Landau-Lifshitz-Gilbert唯象模型，获得了自旋动力学的直观图像。从该映射过程提取的第一个量是磁各向异性能量，随后将其与磁力量定理给出的结果进行比较。这揭示了后者所遇到的一些困难，对于费米能级处态密度较高的杂质，其可能给出错误结果。此外，获得了Gilbert阻尼与章动张量。章动效应可在高频区导致自旋激发共振的不可忽略偏移。最后，我们研究了表面态对自旋动力学的影响，与体相情形相比，由于杂质诱导态的重新定位，该影响可能严重改变。我们对这一系列磁性杂质的系统研究阐明了其在拓扑绝缘体内的自旋动力学，并对现有及未来实验研究（例如此类杂质用于固态量子比特的可行性）具有启示意义。
引用
@article{arxiv.1812.09596,
title = {Spin dynamics of $3d$ and $4d$ impurities embedded in prototypical topological insulators},
author = {Juba Bouaziz and Manuel dos Santos Dias and Filipe Souza Mendes Guimarães and Samir Lounis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.09596},
year = {2019}
}