磁掺杂3D拓扑绝缘体中量子异常霍尔效应为在不施加外部磁场的情况下实现无耗散边缘状态开辟了新的可能性。随着磁性掺杂剂的引入,拓扑表面状态的时间反转对称性被打破,由此产生的磁交换间隙会导致一系列奇异的物理现象。量子异常霍尔绝缘体与磁性有序材料的整合可以提供额外的自由度,通过该自由度可以控制所产生的奇异量子态。近日,加州大学洛杉矶分校Kang L. Wang等报道了通过实验观察在反铁磁绝缘体Cr2O3上生长的磁掺杂拓扑绝缘体中量子异常霍尔效应。
本文要点:
1)作者通过磁场冷却依赖的磁力测定和极化中子反射法研究了两种材料之间的交换耦合。
2)两种技术都显示出Cr2O3的反铁磁有序与磁性拓扑绝缘体之间的强界面相互作用,当样品在平面外磁场下进行场冷却时,表现为交换偏压,当系统在胶片平面内被磁化时,表现为交换弹簧状磁深度剖面。
该工作报道的结果表明反铁磁绝缘体是用于操控拓扑绝缘体膜中的磁性和拓扑顺序的合适候选物。
Lei Pan, et al. Observation of Quantum Anomalous Hall Effect and Exchange Interaction in Topological Insulator/Antiferromagnet Heterostructure. Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.202001460