交换耦合拓扑绝缘体-铁磁绝缘体异质结构中的非常规平面霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2018-09-07 v1 材料科学
摘要
占据拓扑绝缘体（TIs）表面态（SSs）的狄拉克电子被预言会表现出许多令人振奋的磁输运现象。在此，我们报道了在 EuS/TI 异质结构中首次实验观测到的非常规平面霍尔效应（PHE）以及电学栅极可调的滞回平面磁电阻（PMR），其中 EuS 是一种具有面内磁化的铁磁绝缘体（FMI）。在此类交换耦合的 FMI/TI 异质结构中，我们发现当面内磁场平行于（垂直于）电流时，PHE 显著（被抑制）。该行为不同于先前在铁磁体和半导体中观测到的 PHE。此外，随着三维 TI 薄膜厚度减小至二维极限，此时狄拉克 SSs 产生杂化能隙，我们发现 PHE 在电荷中性点附近被抑制，表明狄拉克 SSs 在此现象中的关键作用。为解释我们的发现，我们给出了一个排除线性霍尔机制的对称性论证，并提出了两种可能的非线性霍尔机制，能够解释我们观测中所有本质的定性特征。
引用
@article{arxiv.1808.05268,
title = {Unconventional Planar Hall Effect in Exchange-Coupled Topological Insulator-Ferromagnetic Insulator Heterostructures},
author = {David Rakhmilevich and Fei Wang and Weiwei Zhao and Moses H. W. Chan and Jagadeesh S. Moodera and Chaoxing Liu and Cui-Zu Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.05268},
year = {2018}
}
备注
17 pages, 4 figures, accepted by Phys. Rev. B