Влияние структурных параметров на особенности электронной структуры топологических поверхностных состояний MnBi2Te4

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Экспериментальные исследования электронной структуры антиферромагнитного топологического изолятора MnBi2Te4 показывают, что величина энергетической запрещенной зоны для различных образцов кристалла может варьироваться в широком энергетическом диапазоне. В связи с тем, что величина запрещенной зоны является одним из ключевых параметров при использовании данной системы для разработки новых функциональных электронных устройств, вопросы о причинах вариации запрещенной зоны в точке Дирака для MnBi2Te4 и ее связи с магнитными взаимодействиями являются весьма важными и требуют всестороннего анализа. С целью выявления факторов, влияющих на величину запрещенной зоны, в данной работе проведен анализ изменений электронной структуры исследуемого топологического изолятора при вариации величины поверхностного ван-дер-ваальсова промежутка. Результаты расчетов показали, что при подобных структурных модификациях значение запрещенной зоны может меняться в широком диапазоне от 80-88 мэВ до 4-5 мэВ, что объясняется сильным пространственным перераспределением топологических поверхностных состояний между семислойными блоками MnBi2Te4, имеющими противоположные направления магнитных моментов Mn. Полученные результаты позволяют предположить, что основным параметром, определяющим величину запрещенной зоны, является пространственная локализация топологических поверхностных состояний, на которую могут сильно влиять структурные изменения, происходящие на поверхности кристалла.

Об авторах

Т. П Макарова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i@tmakarova.ru
198504, St. Petersburg, Russia

А. М Шикин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i@tmakarova.ru
198504, St. Petersburg, Russia

А. В Ерыженков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i@tmakarova.ru
198504, St. Petersburg, Russia

А. В Тарасов

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: i@tmakarova.ru
198504, St. Petersburg, Russia

Список литературы

  1. X.-Li. Qi, T. L. Hughes, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 78, 195424 (2008).
  2. X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  3. C.-Z. Chang, J. Zhang, X. Feng et al., Science 340, 167 (2013).
  4. Y. Tokura, K. Yasuda, and A. Tsukazaki, Nature Rev. Phys. 1, 126 (2019).
  5. C. Z. Chang, W. Zhao, D. Kim et al., Nature Mater. 14, 473 (2015).
  6. M. Gibertini, M. Koperski, A. F. Morpurgo et al., Nature Nanotechn. 14, 408 (2019).
  7. K. Burch, D. Mandrus, and J.-G. Park, Nature 563, 47 (2018).
  8. X. Lin, W. Yang, K. L. Wang et al., Nature Electron. 2, 274 (2019).
  9. T. Jungwirth, X. Marti, P. Wadley et al., Nature Nanotechn. 11, 231 (2016).
  10. L. Sˇmejkal., Y. Mokrousov, B. Yan et al., Nature Phys. 14, 242 (2018).
  11. V. Baltz, A. Manchon, M. Tsoi et al., Rev. Mod. Phys. 90, 015005 (2018).
  12. Y. Deng, Y. Yu, M. Z. Shi et al., Science 367, 895 (2020).
  13. A. Essin, J. Moore, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. Lett. 102, 146805 (2009).
  14. S. Coh, D. Vanderbilt, A. Malashevich et al., Phys. Rev. B 83, 085108 (2011).
  15. S.-Y. Xu, M. Neupane, C. Liu et al., Nature Phys. 8, 616 (2012).
  16. Y. L. Chen, J. H. Chu, J. G. Analytis et al. Science 329, 659 (2010).
  17. J. G. Checkelsky, J. Ye, Y. Onose et al., Nature Phys. 8, 729 (2012).
  18. A. M. Shikin, A. A. Rybkina, D. A. Estyunin et al., Phys. Rev. B 97, 245407 (2018).
  19. A. M. Shikin, D. A. Estyunin, Yu. I. Surnin et al., Sci. Rep. 9, 4813 (2019).
  20. J. Henk, A. Ernst, S. V. Eremeev et al., Phys. Rev. Lett. 108, 206801 (2012).
  21. M. M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al., Nature 576, 416 (2019).
  22. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu et al., Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
  23. J. Li, Y. Li, S. Du et al., Science Advances 5, eaaw5685 (2019).
  24. Y. Gong, J. Guo, J. Li et al., Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019).
  25. S. H. Lee, Y. Zhu, Y. Wang et al., Phys. Rev. Res. 1, 012011 (2019).
  26. Z. S. Aliev, I. R. Amiraslanov, D. I. Nasonova et al., J. Allows Comp. 789, 443 (2019).
  27. M. M. Otrokov, I. P.Rusinov, M. Blanco-Rey et al., Phys. Rev. Lett. 122, 107202 (2019).
  28. C. Liu, Y. Wang, H. Li et al., Nature Mater. 19, 522 (2020).
  29. J. Ge, Y. Liu, J. Li et al., Nat. Sci. Rev. 7, 1280 (2020).
  30. A. Gao, Y.-F. Liu, C. Hu et al., Nature 595, 52 (2021).
  31. А. М. Шикин, Д. А. Естюнин, Н. Л. Зайцев и др., ЖЭТФ 161, 126 (2022).
  32. D. A. Estyunin, I. I. Klimovskikh, A. M. Shikin et al., Appl. Phys. Lett. Mater. 8, 021105 (2020).
  33. A. M. Shikin, D. A. Estyunin, I. I. Klimovskikh et al., Sci. Rep. 10, 1 (2020).
  34. A. M. Shikin, D. A. Estyunin, N. L. Zaitsev et al., Phys. Rev. B 104, 115168 (2021).
  35. Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng et al., Phys. Rev. X 9, 041038 (2019).
  36. Y. J. Chen, L. X. Xu, J. H. Li et al., Phys. Rev. X 9, 041040 (2019).
  37. P. Swatek, Y. Wu, L. L. Wang et al., Phys. Rev. B 101, 161109 (2020).
  38. D. Nevola, H. X. Li, J.-Q. Yan et al., Phys. Rev. Lett. 125, 117205 (2020).
  39. C. Yan, S. Fernandez-Mulligan, R. Mei et al., Phys. Rev. B 104, L041102 (2021).
  40. B. A. Bernevig, C. Felser, and H. Beidenkopf, Nature 603, 41 (2022).
  41. M. Garnica, M. M. Otrokov, P. C. Aguilar et al., Quant. Mater. 7, 1 (2022).
  42. А. М. Шикин, Д. А. Естюнин, Д. А. Глазкова и др., Письма ЖЭТФ 115, 241 (2022).
  43. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich et al., J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010).
  44. N. Troullier and J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
  45. T. Ozaki, Phys. Rev. B 67, 155108 (2003).
  46. T. Ozaki and H. Kino, Phys. Rev. B 69, 195113 (2004).
  47. T. Ozaki and H. Kino, Phys. Rev. B 72, 045121 (2005).
  48. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  49. M. J. Han, T. Ozaki, and J. Yu, Phys. Rev. B 73, 045110 (2006).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».