具有量子化磁电效应的磁性绝缘体 MnBi$_2$Te$_4$ 中的拓扑轴子态
介观与纳米尺度物理
2019-05-22 v5 材料科学
摘要
量子物质的拓扑态在凝聚态物理与材料科学中引起了极大关注。量子材料中时间反演不变(TRI)拓扑态的研究在理论与实验上都取得了巨大进展。作为一个重大成功，通过 sweeping search 预测了数千种 TRI 拓扑材料。由于多样的磁构型，磁性拓扑材料中预期会出现更丰富的奇异现象，但由于复杂的磁结构与相变，该研究远远落后。在此，我们预测四元化合物 MnBiTe 及其相关材料具有有趣的磁性拓扑态。MnBiTe 的磁基态为反铁磁相，导致具有大拓扑非平庸能隙(0.2~eV)的反铁磁拓扑绝缘体态。它是轴子态的母态，具有带隙的体态和表面态，以及量子化拓扑磁电效应。MnBiTe 的铁磁相导致一种理想的最小 II 型 Weyl 半金属，具有两个 Weyl 点，并伴随费米能级上一个空穴型和一个电子型费米口袋，这是在其他地方从未被发现过的。我们进一步提出了一个简单而统一的连续模型来捕捉此类材料的显著拓扑特征。
引用
@article{arxiv.1808.08014,
title = {Topological axion states in magnetic insulator MnBi$_2$Te$_4$ with the quantized magnetoelectric effect},
author = {Dongqin Zhang and Minji Shi and Tongshuai Zhu and Dingyu Xing and Haijun Zhang and Jing Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.08014},
year = {2019}
}
备注
6 pages, 4 figures, published version