| Název: | Large magnetic gap at the Dirac point in Bi2Te3/MnBi2Te4 heterostructures |
| Další názvy: | Velká magnetická mezera v bodě Dirac v Bi2Te3 / MnBi2Te4 heterostrukturách |
| Autoři: | Rienks, Emile D.L. Wimmer, Sebastian Sánchez-Barriga, Jaime Caha, Ondřej Mandal, Partha Sarathi Růžička, J. Ney, Andreas Steiner, Hubert Volobuev, Valentine V. Groiß, Heiko Albu, Mihaela Kothleitner, Gerald Michalička, Jan Khan, Saleem Ayaz Minár, Jan Ebert, Hubert Bauer, Guenther Freyse, F. Varykhalov, Andrei Yu Rader, Oliver Springholz, Gunther |
| Citace zdrojového dokumentu: | RIENKS, E. D., WIMMER, S., SÁNCHEZ-BARRIGA, J., CAHA, O., MANDAL, P. S., RŮŽIČKA, J., NEY, A., STEINER, H., VOLOBUEV, V. V., GROIß, H., ALBU, M., KOTHLEITNER, G., MICHALIČKA, J., KHAN, S. A., MINÁR, J., EBERT, H., BAUER, G., FREYSE, F., VARYKHALOV, A. Y., RADER, O., SPRINGHOLZ, G. Large magnetic gap at the Dirac point in Bi2Te3/MnBi2Te4 heterostructures. Nature, 2019, roč. 576, č. 7787, s. 423-428. ISSN 0028-0836. |
| Datum vydání: | 2019 |
| Nakladatel: | Nature Research |
| Typ dokumentu: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85076877790 http://hdl.handle.net/11025/37033 |
| ISSN: | 0028-0836 |
| Klíčová slova: | Ferromagnetismus;Topologická záležitost |
| Klíčová slova v dalším jazyce: | Ferromagnetism;Topological matter |
| Abstrakt: | Magneticky dopované topologické izolátory umožňují kvantově anomální Hallův efekt (QAHE), která poskytuje kvantizované okrajové stavy pro bezeztrátové aplikace pro transport náboje. Hraniční stavy jsou v Diracově bodě vedeny mezerou magnetické energie, ale dosud všechny pokusy o přímé pozorování této mezery byly neúspěšné. Pozorování mezery je považováno za zásadní pro překonání omezení QAHE, k níž dosud dochází pouze při teplotách, které jsou o jeden až dva řády nižší než teplota feromagnetické Curie, TC. Zde používáme nízkoteplotní fotoelektronovou spektroskopii k jednoznačnému odhalení magnetické mezery Bi2Te3 dopovaného Mn, která zobrazuje feromagnetickou mimosměrnou spinovou strukturu a otevírá se pouze pod TC. Naše analýza překvapivě odhaluje velké mezery při 1 kelvinu až 90 milielektronvoltů, což je ive krát větší, než bylo teoreticky předpovězeno. Použitím analýzy ve více stupních ukazujeme, že toto vylepšení je způsobeno pozoruhodným modifikace struktury vyvolaná dopingem Mn: místo neuspořádaného systému nečistot se vytvoří samoorganizovaná střídavá sekvence septuplů MnBi2Te4 a kvintuplních vrstev Bi2Te3. To zvyšuje překrytí vlnové funkce a velikost magnetické mezery. Mn-dotovaný Bi2Se3 a Mn-dotovaný Sb2Te3 tvoří podobné heterostruktury, ale pro Bi2Se3 se vytvoří pouze nemagnetická mezera a magnetizace je v povrchové rovině. To je vysvětleno menší interakcí spin-orbita ve srovnání s Bi2Te3 dotovaným Mn. Naše ukazatele poskytují poznatky, které budou klíčové při prosazování bezeztrátového transportu v topologických izolátorech směrem k aplikacím s teplotou místnosti. |
| Abstrakt v dalším jazyce: | Magnetically doped topological insulators enable the quantum anomalous Hall efect (QAHE), which provides quantized edge states for lossless charge-transport applications. The edge states are hosted by a magnetic energy gap at the Dirac point, but hitherto all attempts to observe this gap directly have been unsuccessful. Observing the gap is considered to be essential to overcoming the limitations of the QAHE, which so far occurs only at temperatures that are one to two orders of magnitude below the ferromagnetic Curie temperature, TC. Here we use lowtemperature photoelectron spectroscopy to unambiguously reveal the magnetic gap of Mn-doped Bi2Te3, which displays ferromagnetic out-of-plane spin texture and opens up only below TC. Surprisingly, our analysis reveals large gap sizes at 1 kelvin of up to 90 millielectronvolts, which is ive times larger than theoretically predicted. Using multiscale analysis we show that this enhancement is due to a remarkable structure modiication induced by Mn doping: instead of a disordered impurity system, a self-organized alternating sequence of MnBi2Te4 septuple and Bi2Te3 quintuple layers is formed. This enhances the wavefunction overlap and size of the magnetic gap. Mn-doped Bi2Se3 and Mn-doped Sb2Te3 form similar heterostructures, but for Bi2Se3 only a nonmagnetic gap is formed and the magnetization is in the surface plane. This is explained by the smaller spin–orbit interaction by comparison with Mn-doped Bi2Te3. Our indings provide insights that will be crucial in pushing lossless transport in topological insulators towards roomtemperature applications. |
| Práva: | Plný text není přístupný. © Nature Research |
| Vyskytuje se v kolekcích: | Články / Articles (RAM) OBD |
Soubory připojené k záznamu:
| Soubor | Velikost | Formát | |
|---|---|---|---|
| nature.pdf | 9,07 MB | Adobe PDF | Zobrazit/otevřít Vyžádat kopii |
Použijte tento identifikátor k citaci nebo jako odkaz na tento záznam:
http://hdl.handle.net/11025/37033Všechny záznamy v DSpace jsou chráněny autorskými právy, všechna práva vyhrazena.