軸子拓撲絕緣體候選材料層狀Eu1-xCaxIn2As2的物性研究*

易恩魁 王彬 沈韓 沈冰

(中山大學物理學院, 物理學國家級實驗教學示范中心(中山大學), 廣州 510275)

1 引 言

近來二維磁性材料的研究越來越受到人們的關注.由于具有本征的磁有序和二維層狀的晶體結構(層間以弱的范德瓦耳斯作用力結合), 二維磁性材料可以通過機械剝離、化學氣相沉積等手段制備成具有穩定磁性的單原胞或幾個原胞的薄層[1-3].這就為制備新型自旋器件, 發展高密度、高集成度的新型芯片提供了新的材料基礎.拓撲絕緣體材料是近來凝聚態領域關注的熱點, 由于非平庸拓撲態的存在, 導致材料表現出諸多奇特的性質(如量子化的電磁平臺等).電子在材料的表面或邊緣可以進行無能量損耗的運動, 這為研制新型低功耗芯片, 制備拓撲超導器件、實現量子計算提供了新的選擇[4-7].綜合二維磁性材料和拓撲絕緣體材料這兩類材料的特點, 探索具有拓撲電子性質的二維本征磁性材料將會對研究拓撲電子物理學, 發展新一代低功耗、能夠突破量子極限的芯片有重要意義.

反鐵磁拓撲絕緣體是近來研究較多的熱點拓撲材料.目前廣泛研究的反鐵磁拓撲絕緣體MnBi2Te4(Bi2Te3)n(n=0,1,2,3)材料體系表現出層狀的晶體和磁性結構[8-11].在MnBi2Te4薄層材料中,不同層(如MnTe層、BiTe層)作為截止頂端會影響體系中磁性和拓撲性質的變化, 比如偶數層的薄膜樣品中會實現軸子拓撲態[12], 奇數層的樣品中會出現量子反常霍爾態[13].隨著n的增加, 層間耦合進一步減弱……