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

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

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.

作者简介

T. Estyunina

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i@tmakarova.ru
С.-Петербург, Россия

A. Tarasov

Санкт-Петербургский государственный университет

С.-Петербург, Россия

A. Eryzhenkov

Санкт-Петербургский государственный университет

С.-Петербург, Россия

D. Estyunin

Санкт-Петербургский государственный университет

С.-Петербург, Россия

A. Shikin

Санкт-Петербургский государственный университет

С.-Петербург, Россия

参考

  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).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Российская академия наук, 2024