通过自旋-轨道耦合与磁性构型工程实现Mn1-xGexBi2Te4的拓扑相控制
材料科学
2025-06-03 v1
摘要
基于MnBi2Te4的磁性拓扑系统因磁性与拓扑电子态之间的丰富相互作用而备受关注。在本工作中，我们利用密度泛函理论(DFT)研究了Mn1-xGexBi2Te4化合物在铁磁(FM)和反铁磁(AFM)序下，沿c轴的自旋-轨道耦合(SOC)强度和单轴应变变化下的拓扑相变(TPTs)。我们表明，Weyl半金属(WSM)相的出现需要具有相反sz自旋投影的能带沿方向发生交叉。调节SOC和应变可以通过自旋选择性杂化消灭Weyl点，驱动向平庸或拓扑绝缘相的转变。此外，我们证明，Mn/Ge替代中的局部不对称性，特别是在37.5% Ge浓度下(Mn0.625Ge0.375Bi2Te4)，可以局部破坏AFM层间耦合，并在全局AFM系统中无需外部重新磁化即可诱导WSM态。为了优化Weyl点分离并增强反常霍尔效应(AHE)，我们提出用Fe部分替代Mn，用Se部分替代Te。
引用
@article{arxiv.2506.00511,
title = {Topological phase control in Mn1-xGexBi2Te4 via spin-orbit coupling and magnetic configuration engineering},
author = {A. M. Shikin and N. L. Zaitsev and A. V. Eryzhenkov and R. V. Makeev and T. P. Estyunina and D. A. Estyunin and A. V. Tarasov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.00511},
year = {2025}
}