Modifikatsiya topologicheskikh poverkhnostnykh sostoyaniy v novykh sinteticheskikh topologicheskikh sistemakh Mn1−xAxBi2Te4/MnBi2Te4 (A=Si, Ge, Sn, Pb)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В данной работе с помощью ab initio расчетов была исследована возможность изменения энергетической запрещенной зоны в топологических поверхностных состояниях систем на основе собственного антиферромагнитного топологического изолятора MnBi2Te4. Системы получены путем замещения атомов магнитного металла (Mn) на атомы немагнитных элементов (A=Si, Ge, Sn, Pb) в поверхностном семислойном блоке (Mn1−xAxBi2Te4/MnBi2Te4). Результаты исследования показали значительную модуляцию величины энергетической запрещенной зоны в широком диапазоне от 60 мэВ до 0мэВ при увеличении концентрации замещения x. Более того, было обнаружено, что выбор замещающего элемента влияет на характер изменения величины энергетической запрещенной зоны. Так, для Si и Ge была выявлена монотонная зависимость величины энергетической запрещенной зоны от x, в то время как для Sn и Pb минимальное значение энергетической запрещенной зоны наблюдалось при x = 0.75. Полученные в работе результаты позволяют предположить, что основным механизмом модуляции энергетической запрещенной зоны в исследованных системах является изменение локализации топологических поверхностных состояний.

References

  1. B.A. Bernevig, C. Felser, and H. Beidenkopf, Nature 603, 41 (2022).
  2. M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  3. X.-L. Qi, T. L. Hughes, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 78, 195424 (2008).
  4. A. Bansil, H. Lin, and T. Das, Rev. Mod. Phys. 88, 021004 (2016).
  5. X. Kou, Y. Fan, M. Lang, P. Upadhyaya, and K. L. Wang, Solid State Commun. 215, 34 (2015).
  6. C.-Z. Chang and M. Li, J. Phys. Condens. Matter 28, 123002 (2016).
  7. K. He and Q.-K. Xue, Spin 9, 1940016 (2019).
  8. T. Zhu, H. Wang, H. Zhang, and D. Xing, npj Computational Materials 7, 121 (2021).
  9. M.M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al. (Collaboration), Nature 576, 416 (2019).
  10. J. Li, Y. Li, S. Du, Z. Wang, B.-L. Gu, S.-C. Zhang, K. He, W. Duan, and Y. Xu, Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019).
  11. Y. J. Chen, L.X. Xu, J.H. Li et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041040 (2019).
  12. P. Wang, J. Ge, J. Li, Y. Liu, Y. Xu, and J. Wang, The Innovation 2, 100098 (2021).
  13. Y. Tokura, K. Yasuda, and A. Tsukazaki, Nat. Rev. Phys. 1, 126 (2019).
  14. Y. Ando, J. Phys. Soc. Jpn. 82, 102001 (2013).
  15. K. Okamoto, K. Kuroda, H. Miyahara, K. Miyamoto, T. Okuda, Z. S. Aliev, M.B. Babanly, I.R. Amiraslanov, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, D.A. Samorokov, T.V. Menshchikova, E.V. Chulkov, and A. Kimura, Phys. Rev. B 86, 195304 (2012).
  16. K. Kuroda, H. Miyahara, M. Ye et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 108, 206803 (2012).
  17. Y. Li, C. Huang, G.Wang, J. Hu, S. Duan, C. Xu, Q. Lu, Q. Jing, W. Zhang, and D. Qian, Chin. Phys. B 30, 127901 (2021).
  18. L. Ding, C. Hu, F. Ye, E. Feng, N. Ni, and H. Cao, Phys. Rev. B 101, 020412 (2020).
  19. I. I. Klimovskikh, M.M. Otrokov, D. Estyunin et al. (Collaboration), npj Quantum Mater. 5, 54 (2020).
  20. A.M. Shikin, N.L. Zaitsev, A.V. Tarasov, T.P. Makarova, D.A. Glazkova, D.A. Estyunin, and I. I. Klimovskikh, JETP Lett. 116, 556 (2022).
  21. T. Qian, Y.-T. Yao, C. Hu, E. Feng, H. Cao, I. I. Mazin, T.-R. Chang, and N. Ni, Phys. Rev. B 106, 045121 (2022).
  22. A.V. Tarasov, T. P. Makarova, D.A. Estyunin, A.V. Eryzhenkov, I. I. Klimovskikh, V.A. Golyashov, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, and A.M. Shikin, Symmetry 15, 469 (2023).
  23. A. S. Frolov, D.Y. Usachov, A.V. Tarasov et al. (Collaboration), arXiv preprint arXiv:2306.13024 (2023).
  24. T. P. Estyunina, A.M. Shikin, D.A. Estyunin, A.V. Eryzhenkov, I. I. Klimovskikh, K.A. Bokai, V.A. Golyashov, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, S. Kumar, K. Shimada, and A.V. Tarasov, Nanomaterials 13, 2151 (2023).
  25. N. Troullier and J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 8861 (1991).
  26. T. Ozaki, Phys. Rev. B 67, 155108 (2003).
  27. T. Ozaki and H. Kino, Phys. Rev. B 69, 195113 (2004).
  28. T. Ozaki and H. Kino, Phys. Rev. B 72, 045121 (2005).
  29. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  30. M. J. Han, T. Ozaki, and J. Yu, Phys. Rev. B 73, 045110 (2006).
  31. T. P. Makarova, A.M. Shikin, A.V. Eryzhenkov, and A.V. Tarasov, JETP 136, 630 (2023).
  32. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
  33. D.A. Estyunin, A.A. Rybkina, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, M.V. Likholetova, I. I. Klimovskikh, and A.M. Shikin, Magnetochemistry 9, 210 (2023).
  34. A.M. Shikin, T. P. Makarova, A.V. Eryzhenkov, D.Yu. Usachov, D.A. Estyunin, D.A. Glazkova, I. I. Klimovskikh, A.G. Rybkin, and A.V. Tarasov, Physica B: Condensed Matter 649, 414443 (2023).
  35. A.M. Shikin, D.A. Estyunin, N. L. Zaitsev et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 104, 115168 (2021).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

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».