磁性拓扑绝缘体薄膜中厚度驱动的量子反常霍尔相变
介观与纳米尺度物理
2021-05-25 v1 材料科学
摘要
在磁性拓扑绝缘体(MTIs)中实现的反常霍尔效应的量子化版本，在拓扑量子物理和低功耗电子/自旋电子学应用的发展方面具有巨大潜力。为了在零磁场下实现无耗散手性边缘传导，由排列整齐的磁性掺杂剂产生的有效交换场需要足够大，以产生特定的自旋子带构型。在此，我们通过对体系在二维(2D)极限附近进行调控，报道了Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3薄膜中厚度定制的量子反常霍尔(QAH)效应。除了与陈数相关的金属—绝缘体QAH相变外，我们还证明诱导的杂化能隙在决定MTIs的基态磁序方面起着不可或缺的作用，即由于可观的范弗莱克自旋磁化率而产生的自发磁化，保证了厚样品中具有幺正标度律的零场QAH态，而在超薄薄膜中，霍尔电导的量子化只能借助外磁场才能实现。通过结构工程对拓扑与磁性进行调控，可为探索基于QAH的新相图与功能特性提供有益指导。
引用
@article{arxiv.2105.10684,
title = {Thickness-Driven Quantum Anomalous Hall Phase Transition in Magnetic Topological Insulator Thin Films},
author = {Yuchen Ji and Zheng Liu and Peng Zhang and Lun Li and Shifei Qi and Peng Chen and Yong Zhang and Qi Yao and Zhongkai Liu and Kang L. Wang and Zhenhua Qiao and Xufeng Kou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10684},
year = {2021}
}
备注
22 pages, 4 figures