Home
For authors
Submission status

Archive
Archive (English)
Current
   Volumes 93-112
   Volumes 113-120
      Volume 120
      Volume 119
      Volume 118
      Volume 117
      Volume 116
      Volume 115
      Volume 114
      Volume 113
Search
VOLUME 115 (2022) | ISSUE 4 | PAGE 241
Электронная, спиновая структура и магнитные свойства собственных антиферромагнитных топологических изоляторов семейства MnBi2Te4(Bi2Te3)m (Миниобзор)
Abstract
Магнитные топологические изоляторы (ТИ) являются узкозонными полупроводниковыми материалами, сочетающими нетривиальную зонную структуру и магнитный порядок. В отличие от своих немагнитных аналогов, магнитные ТИ могут иметь запрещенную зону в электронной структуре поверхностных состояний, что делает возможным ряд экзотических явлений, таких как квантовый аномальный эффект Холла и хиральные фермионы Майораны, которые имеют потенциальное применение в спинтронике. До сих пор магнитные ТИ создавались только путем легирования 3d элементами переходных металлов (Cr, Co, V, Fe, Mn). Однако такой подход приводит к сильно неоднородным магнитным и электронным свойствам этих материалов, ограничивая наблюдение упомянутых эффектов очень низкими температурами. Собственный магнитный ТИ - стехиометрическое хорошо упорядоченное магнитное соединение - может стать идеальным решением этих проблем. В данном обзоре будут представлены результаты экспериментального изучения электронных и магнитных свойств первого представителя собственного магнитного ТИ - MnBi2Te4, а также семейства подобных ТИ - (MnBi2Te4)(Bi2Te3)m, m\geq1, конструируемых из последовательности магнитных блоков (MnBi2Te4), разделенных различным числом (m) немагнитных блоков (Bi2Te3). Влияние магнетизма на электронную структуру сильнее всего проявляется в MnBi2Te4 и спадает с увеличением m. Так, MnBi2Te4 имеет антиферромагнитное упорядочение слоев Mn в соседних блоках и температуру магнитного перехода (температуру Нееля) около 24.5 К. Антиферромагнитный порядок также наблюдается для соединений с m=1 и 2, однако, со значительно меньшей температурой упорядочения, равной 13 и 11 К, соответственно. При больших значениях m магнитные блоки MnBi2Te4 практически не взаимодействуют и, по сути, оказываются двумерными магнетиками. Электронная структура топологических поверхностных состояний для данного семейства характеризуется одним конусом Дирака, вид и свойства которого зависят от m и от магнитной/немагнитной терминации при m\geq1. В случае магнитной терминации поверхности возможно открытие запрещенной зоны в точке Дирака. Для MnBi2Te4 она максимальна и ожидается на уровне 80-90 мэВ. Однако, экспериментально показана возможность ее изменения в диапазоне практически от 0 и до 70 мэВ для разных образцов. На основе расчетов методом теории функционала плотности будут представлены причины подобных отклонений.