铁磁绝缘体-拓扑绝缘体夹层异质结构中的自旋织构控制与磁性能隙工程
材料科学
2025-10-30 v2
摘要
结合磁性与拓扑费米子的量子材料是低能耗电子学、自旋电子学以及破坏时间反演对称性（TRS）的量子相（如量子反常霍尔效应（QAHE））的关键平台。将拓扑绝缘体与磁性材料耦合可以实现邻近磁化，有望在较高温度下实现这些相。在较高温度下实现 QAHE 的一种潜在架构是由两个单七层（1SL）MnBi2Te4（二维铁磁绝缘体）中间夹四五层（4QL）Bi2Te3 构成的异质结构。然而，该能隙的来源尚未明确确定，因为已有研究表明其他非磁性机制也会在类似系统中产生带隙。在此，我们通过自旋分辨和角分辨光电子能谱研究了能隙打开的磁性本质，展示了通过微小磁场对自旋态的直接控制，并通过自旋劈裂和 TRS 破坏确认了能隙的磁性起源。此外，尽管 Dirac 点处存在 72+/-10 meV 的大交换能隙，非磁性拓扑绝缘体标志性的手性自旋织构在远离 点处依然得以保留。稳健的磁性能隙和可控的自旋织构对未来需要磁性和拓扑保护的技术具有重要前景。
引用
@article{arxiv.2503.10979,
title = {Spin Texture Control and Magnetic Gap Engineering in a Ferromagnetic Insulator-Topological Insulator Sandwiched Heterostructure},
author = {Mohammad T. H. Bhuiyan and Qile Li and James Blyth and Ji-Eun Lee and Jonathan Denlinger and Jaime Sánchez-Barriga and Alexander Fedorov and Anton Tadich and Emile Reinks and Sung-Kwan Mo and Alexei Fedorov and Oliver J. Clark and Mark T. Edmonds},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10979},
year = {2025}
}