Гетероструктуры Cr-содержащая ферромагнитная пленка - топологический изолятор, как перспективные материалы для реализации квантового аномального эффекта Холла
Е. К. Петров+*, И. В. Силкин+, Т. В. Меньщикова+, Е. В. Чулков*×°
+Томский Государственный Университет, 634050 Томск, Россия
*Санкт-Петербургский Государственный Университет, 198504 С.-Петербург, Россия
×Donostia International Physics Center (DIPC), 20018 San Sebastián/Donostia, Basque Country, Spain
°Departamento de Física de Materiales UPV/EHU, Centro de Física de Materiales CFM-MPC and Centro Mixto CSIC-UPV/EHU, 20080 San Sebastián/Donostia, Basque Country, Spain
Abstract
В настоящей работе мы представляем результаты теоретического исследования двух
гетероструктур, состоящих из подложки топологического изолятора Bi2Se3 и тонкой
пленки ферромагнитного изолятора CrI3 или CrBi2Se4. Рассчитанный электронный
спектр свидетельствует о том, что в обеих гетероструктурах реализуется квантовый
аномальный эффект Холла, с величиной расщепления топологического поверхностного
состояния 19 и 92 мэВ для CrI3/Bi2Se3 и CrBi2Se4/Bi2Se3, соотвественно.
Показано, что основное влияние на величину энергетической щели оказывает степень
локализации волновой функции топологического состояния в ферромагнитной пленке,
которая зависит от величины и ширины интерфейсного барьера на границе раздела
подложки и ферромагнитного материала. В случае системы CrBi2Se4/Bi2Se3 как
величина, так и ширина барьера подобны таковым характеристикам
ван-дер-ваальсового барьера в объемном Bi2Se3.