Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$ 薄膜中由表面态介导的铁磁性

通过引入 Mn 掺杂剂，可在温度 T $\approx$ 16 K 以下在 Bi$_{2}$Te$_{3}$ 薄膜中诱导出自发铁磁矩。我们证明，以分子束外延生长的化学计量为 Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$ 的薄膜保持了纯 Bi$_{2}$Te$_{3}$ 的晶体结构。正如我们在四方 MgF$_{2}$ (110) 与 NiF$_{2}$ (110) 上的薄膜生长所展示的，Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$ 晶体中层间力的范德瓦耳斯性质使得与下层的晶格失配对所得晶体结构的影响有限。电子输运与磁矩测量表明，随着费米能级从体传导带移向体带隙，Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$ 薄膜的铁磁矩增强，意味着电子表面态在介导铁磁序中起着重要作用。铁磁性 Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$/反铁磁性 NiF$_{2}$ 双层显示出 Mn$_{0.14}$Bi$_{1.86}$Te$_3$ 薄膜的铁磁矩被抑制的证据，暗示两层磁性层之间存在界面效应。