Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2020, выпуск 8 » Статья стр. 1293
<<<>>>
Природа открытия и модификации дираковской щели в аксионном антиферромагнитном топологическом изоляторе MnBi2Te4
DOI: 10.21883/FTT.2020.08.49617.068
Переводная версия: 10.1134/S1063783420080302
Шикин А.М.1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: ashikin@inbox.
Поступила в редакцию: 1 апреля 2020 г.
В окончательной редакции: 1 апреля 2020 г.
Принята к печати: 9 апреля 2020 г.
Выставление онлайн: 7 мая 2020 г.
PDF версия
Методом фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением при фотовозбуждении лазерным излучением (hν=6.3 eV) изучена модификация щели, открываемой в точке Дирака в аксионном антиферромагнитном топологическом изоляторе MnBi2Te4 при температурах выше и ниже температуры Нееля (24.5 K). Показано, что открываемая щель может иметь как аномально большую (62-67 meV), так и значительно уменьшенную (15-18 meV) величину на различных образцах MnBi2Te4 или различных участках одного и того же образца. В обоих случаях щель в точке Дирака остается открытой выше температуры Нееля. В результате проведенных исследований было выдвинуто предположение, что различие в величине щели, открываемой в точке Дирака, связано с проявлением эффекта фракционирования аксионного члена theta. Величина щели (62-67 meV), коррелирующая с результатами теоретических расчетов, соответствует состоянию с аксионным членом theta=π. При этом экспериментальное наблюдение щели в точке Дирака 15-18 meV соответствует эффективной модуляции аксионного члена theta=π/4 за счет генерации многоэлектронных хиральных спиновых флуктуаций и их взаимодействия при лазерном фотовозбуждении. Ключевые слова: антиферромагнитный топологический изолятор, фотоэлектронная спектроскопия с угловым и спиновым разрешением, магнитная щель в точке Дирака.
  1. X.-L. Qi, T.L. Hughes, S.-C. Zhang. Phys. Rev. B 78, 195424 (2008)
  2. R. Yu, W. Zhang, H.-J. Zhang, S.-C. Zhang, X. Dai, Z. Fang. Science 329, 61 (2010)
  3. C.-Z. Chang, J. Zhang, X. Feng, J. Shen, Z. Zhang, M. Guo, K. Li, Y. Ou, P. Wei, L.-L. Wang, Z.-Q. Ji, Y. Feng, S. Ji, X. Chen, J. Jia, X. Dai, Z. Fang, S.-C. Zhang, K. He, Y. Wang, L. Lu, X.-C. Ma, Q.-K. Xue. Science 340, 167 (2013)
  4. C.-Z. Chang, W. Zhao, D.Y. Kim, H. Zhang, B. A. Assaf, D. Heiman, S.-C. Zhang, C. Liu, M.H.W. Chan, J.S. Moodera. Nature Mater. 14, 473 (2015)
  5. J. Wang, B. Lian, X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Phys. Rev. B 92, 081107 (2015)
  6. Y.L. Chen, J.-H. Chu, J.G. Analytis, Z.K. Liu, K. Igarashi, H.-H. Kuo, X.L. Qi, S.K. Mo, R.G. Moore, D.H. Lu, M. Hashimoto, T. Sasagawa, S.C. Zhang, I.R. Fisher, Z. Hussain, Z.X. Shen. Science 329, 659 (2010)
  7. M.M. Otrokov, I.I. Klimovskikh, H. Bentmann, D. Estyunin, A. Zeugner, Z.S. Aliev, S. Gab , A.U.B. Wolter, A.V. Koroleva, A.M. Shikin, M. Blanco-Rey, M. Hoffmann, I.P. Rusinov, A.Y. Vyazovskaya, S.V. Eremeev, Y.M. Koroteev, V.M. Kuznetsov, F. Freyse, J. Sanchez-Barriga, I.R. Amiraslanov, M.B. Babanly, N.T. Mamedov, N.A. Abdullayev, V.N. Zverev, A. Alfonsov, V. Kataev, B. Buchner, E.F. Schwier, S. Kumar, A. Kimura, L. Petaccia, G. Di Santo, R.C. Vidal, S. Schatz, K. Kib ner, M. Unzelmann, C.H. Min, S. Moser, T.R.F. Peixoto, F. Reinert, A. Ernst, P.M. Echenique, A. Isaeva, E.V. Chulkov. Nature 576, 416 (2019)
  8. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, J. Wang. Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019)
  9. J. Li, Y. Li, S. Du, Z. Wang, B.-L. Gu, S.-C. Zhang, K. He, W. Duan, Y. Xu. Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019)
  10. Y. Gong, J. Guo, J. Li, K. Zhu, M. Liao, X. Liu, Q. Zhang, L. Gu, L. Tang, X. Feng, D. Zhang, W. Li, C. Song, L. Wang, P. Yu, X. Chen, Y. Wang, H. Yao, W. Duan, Y. Xu, S.-C. Zhang, X. Ma, Q.-K. Xue, K. He, Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019)
  11. S.H. Lee, Y. Zhu, Y. Wang, L. Miao, T. Pillsbury, H. Yi, S. Kempinger, J. Hu, C.A. Heikes, P. Quarterman, W. Ratcliff, J.A. Borchers, H. Zhang, X. Ke, D. Graf, N. Alem, C.-Z. Chang, N. Samarth, Z. Mao. Phys. Rev. Res. 1, 012011 (2019)
  12. Z.S. Aliev, I.R. Amiraslanov, D.I. Nasonova, A.V. Shevelkov, N.A. Abdullayev, Z.A. Jahangirli, E.N. Orujlu, M.M. Otrokov, N.T. Mamedov, M.B. Babanly, E.V. Chulkov. J. Alloys Comp. 789, 443 (2019)
  13. Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng, X.-M. Ma, E. F. Schwier, M. Arita, S. Kumar, C. Hu, R. Lu, M. Zeng, Y. Wang, Z. Hao, H.-Y. Sun, K. Zhang, J. Mei, N. Ni, L. Wu, K. Shimada, C. Chen, Q. Liu, C. Liu. Phys. Rev. X 9, 041038 (2019)
  14. Y.J. Chen, L.X. Xu, J.H. Li, Y.W. Li, H.Y. Wang, C.F. Zhang, H. Li, Y. Wu, A.J. Liang, C. Chen, S.W. Jung, C. Cacho, Y.H. Mao, S. Liu, M.X. Wang, Y.F. Guo, Y. Xu, Z.K. Liu, L.X. Yang, Y.L. Chen. Phys. Rev. X 9, 041040 (2019)
  15. P. Swatek, Y. Wu, L.-L. Wang, K. Lee, B. Schrunk, J. Yan, A. Kaminski. arXiv:1907.09596 (2019)
  16. A.M. Shikin, D.A. Estyunin, Y.I. Surnin, A.V. Koroleva, E.V. Shevchenko, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, S. Kumar, E.F. Schwier, K. Shimada, T. Yoshikawa, Y. Saitoh, Y. Takeda, A. Kimura. Sci. Rep. 9, 4813 (2019)
  17. S.O. Filnov, Y.A. Surnin, A.V. Koroleva, I.I. Klimovskikh, D.A. Estyunin, A.Y. Varykhalov, K.A. Bokai, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, V.A. Golyashov, E.V. Shevchenko, A.M. Shikin. J. Exp. Theor. Phys. 129, 404 (2019)
  18. X.-L. Qi, R. Li, J. Zang, S.-C. Zhang. Science 323, 1184 (2009)
  19. X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011)
  20. E. Witten. Phys.Lett. B 86, 283 (1979)
  21. F. Wilczek. PRL 48, 1144 (1982)
  22. G. Rosenberg, M. Franz. Phys. Rev. B 82, 035105 (2010)
  23. F.S. Nogueira, Z. Nussinov, J. van den Brink. Phys. Rev. Lett. 117, 167002 (2016)
  24. F. Wilczek. RL 49, 957 (1982)
  25. F.S. Nogueira, Z. Nussinov, J. van den Brink. Phys. Rev. Lett. 121, 227001 (2018)
  26. F.S. Nogueira, Z. Nussinov, J. van den Brink. PRD 94, 085003 (2010)
  27. A.M. Shikin, D.A. Estyunin, A.V. Koroleva, D.A. Glazkova, T.P. Makarova, S.O. Filnov. Phys. Solid State 62, 338 (2020)
  28. S.-Y. Xu, M. Neupane, C. Liu, D. Zhang, A. Richardella, L. Andrew Wray, N. Alidoust, M. Leandersson, T. Balasubramanian, J. Sanchez-Barriga, O. Rader, G. Landolt, B. Slomski, J. Hugo Dil, J. Osterwalder, T.-R. Chang, H.-T. Jeng, H. Lin, A. Bansil, N. Samarth, M. Zahid Hasan. Nature Phys. 8, 616 (2012)
  29. A.M. Shikin, A.A. Rybkina, D.A. Estyunin, D.M. Sostina, I.I. Klimovskikh, V.Y. Voroshnin, A.G. Rybkin, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, L. Petaccia, G. Di Santo, A. Kimura, P.N. Skirdkov, K.A. Zvezdin, A.K. Zvezdin. Sci. Rep. 8, 6544 (2018)
  30. A.M. Shikin, A.A. Rybkina, D.A. Estyunin, D.M. Sostina, V.Y. Voroshnin, I.I. Klimovskikh, A.G. Rybkin, Y.A. Surnin, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, L. Petaccia, G. Di Santo, P.N. Skirdkov, K.A. Zvezdin, A.K. Zvezdin, A. Kimura, E.V. Chulkov, E.E. Krasovskii. Phys. Rev. B 97, 245407 (2018)
  31. A.M. Shikin, A.A. Rybkina, I.I. Klimovskikh, M.V. Filianina, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, P.N. Skirdkov, K.A. Zvezdin, A.K. Zvezdin. Appl. Phys. Lett. 109, 222404 (2016)
  32. J. Sanchez-Barriga, A. Varykhalov, G. Springholz, H. Steiner, R. Kirchschlager, G. Bauer, O. Caha, E. Schierle, E. Weschke, A.A. Unal, S. Valencia, M. Dunst, J. Braun, H. Ebert, J. Minar, E. Golias, L.V. Yashina, A. Ney, V. Holy, O. Rader. Nature Commun. 7, 10559 (2016)
  33. A.M. Black-Schaffer, A.V. Balatsky, J. Fransson. Phys. Rev. B 91, 201411 (2015)
  34. Y. Xu, J. Chiu, L. Miao, H. He, Z. Alpichshev, A. Kapitulnik, R.R. Biswas, L.A. Wray. Nature Commun. 8, 14081 (2017)
  35. A.M. Shikin, D.A. Estyunin, I.I. Klimovskikh, S.O. Filnov, E.F. Schwier, S. Kumar, K. Myamoto, T. Okuda, A. Kimura, K. Kuroda, K. Yaji, S. Shin, Y. Takeda, Y. Saitoh, Z.S. Aliev, N.T. Mamedov, I.R. Amiraslanov, M.B. Babanly, M.M. Otrokov, S.V. Eremeev, E.V. Chulkov. arXiv:2004.04802v1[cond-mat. mtrl-sci] (2020)
  36. D.A. Estyunin, I.I. Klimovskikh, A.M. Shikin, E.F. Schwier, M.M. Otrokov, A. Kimura, S. Kumar, S.O. Filnov, Z.S. Aliev, M.B. Babanly, E.V. Chulkov. APL Mater. 8, 021105 (2020)
  37. S.-Z. Lin, A. Saxena, C. D. Batista. Phys. Rev. B 91, 224407 (2015)
  38. N. Gao S.-G. Je, M.-Y. Im, J.W. Choi, M. Yang, Q. Li, T.Y. Wang, S. Lee, H.-S. Han, K.-S. Lee, W. Chao, C. Hwang, J. Li, Z.Q. Qiu. Nature Commun. 10, 5603 (2019)
  39. N. Nagaosa, Y. Tokura. Nature Nanotechnology 8, 899 (2013)
  40. Q. Liu, C.-X. Liu, C. Xu, X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Phys. Rev. Lett. 102, 156603 (2009)
  41. J.Q. Yan, D. Pajerowski, L. Ke, A. M. Nedic, Y. Sizyuk, E. Gordon, P.P. Orth, D. Vaknin, R.J. Mc Queeney. arXiv:1908.02332 [cond-mat.str-el]
  42. C. Liu, Y. Zang, W. Ruan, Y. Gong, K. He, X. Ma, Q.-K. Xue, Y. Wang. Phys. Rev. Lett. 119, 176809 (2017)
  43. Q.L. He, G. Yin, A.J. Grutter, L. Pan, X. Che, G. Yu, D.A. Gilbert, S.M. Disseler, Y. Liu, P. Shafer, B. Zhang, Y. Wu, B.J. Kirby, E. Arenholz, R.K. Lake, X. Han, K.L. Wang. Nature Commun. 9, 2767 (2018)
  44. N. Ogawa, S. Seki, Y. Tokura. Sci. Rep. 5, 9552 (2015)
  45. N.P. Armitage, L. Wu. Sci.Post Phys. 6, 046 (2019)
  46. I. Affleck. PRL 57, 1048 (1986)
  47. V.P. Su, J.R. Schrieffer, A.J. Heeger. PRL 42, 1698 (1979); PRB22, 2099 (1980)
  48. S.Z. Liu, A. Saxena, C. D. Batista. PRB 91, 224407 (2015)
  49. A. Tan J. Li, A. Scholl, E. Arenholz, A.T. Young, Q. Li, C. Hwang, Z.Q. Qiu. PRB 94, 014433 (2016)
  50. X.Z. Yu, W. Koshibae, Y. Tokunaga, K. Shibata, Y. Taguchi, N. Nagaosa, Y. Tokura. Nature 564, 95 (2018)
  51. G. Rosenberg, H.-M. Guo, M. Franz. PRB 82, 041104(R) (2010)
  52. C. Weeks, G. Rosenberg, B. Seradjeh, M. Franz. Nature Phys. 3, 796 (2007)
  53. Y. Ran, A. Vishwanath, D-H. Lee. PRL 101, 086801 (2008)
  54. R.S.K. Mong, A.M. Essin, J.E. Moore. PRB 81, 245209 (2010)
  55. B. Swingle, M. Barkeshli, J. McGreevy, T. Senthil. Phys. Rev. B 83, 195139 (2011)
  56. N. Read, D. Green. PRB 61, 10267 (2000).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme