反铁磁拓扑绝缘体 MnBi$_2$Te$_4$ 薄膜中可调的动力学磁电效应
介观与纳米尺度物理
2021-07-27 v1
摘要
四十多年前，轴子(axion)在粒子物理中被假设为一种低质量、弱相互作用的基本粒子，以解决强 （电荷共轭与宇称）疑难。轴子也被视为宇宙暗物质的可能组分。然而，自然界中轴子的存在尚未得到证实。有趣的是，在凝聚态物理中，轴子作为由 Chern-Simons 理论导出的赝标量场而出现。在反铁磁绝缘体中，轴子场可由自旋波激发诱导成为动力学场，并展现出丰富的奇异现象，例如手性磁效应、轴子极化激元等。然而，由于缺乏真实材料，对动力学轴子场的研究十分稀少。最近，MnBiTe 被发现是一种反铁磁拓扑绝缘体，其具有由反演对称 与磁晶对称 保护的量子化轴子场。在此，我们研究了 与 对称性均自发破缺的 MnBiTe 薄膜，发现通过调控 MnBiTe 薄膜的厚度、温度与元素替代，可实现动力学轴子场及大幅可调的动力学磁电效应。我们的结果为在反铁磁拓扑绝缘体 MnBiTe 及相关材料中研究轴子动力学开辟了广阔途径，也有望推动暗物质研究。
引用
@article{arxiv.2010.05424,
title = {Tunable dynamical magnetoelectric effect in antiferromagnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$ films},
author = {Tongshuai Zhu and Huaiqiang Wang and Haijun Zhang and Dingyu Xing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.05424},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 4 figures