凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年5月6日
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标题: 电荷中性磁性拓扑绝缘体Sb掺杂MnBi6Te10中原子内单元电荷重排的光谱证据
标题: Spectroscopic evidence of intra-unit-cell charge redistribution in charge-neutral magnetic topological insulator Sb-doped MnBi6Te10
摘要: 磁性拓扑绝缘体MnBi$_{6}$Te$_{10}$由于能够通过精确控制反位缺陷来保持铁磁性,已成为实现量子异常霍尔效应(QAHE)的有前景候选材料。实现QAHE的下一个重要任务是调整化学势进入由破缺时间反演对称性形成的能隙。这里我们揭示了即使总体掺杂表明接近电荷中性的条件下,仍存在晶胞内的电荷重新分布。 通过在最优的18% Sb掺杂MnBi$_{6}$Te$_{10}$上进行时间分辨和角度分辨光电子能谱(trARPES)测量,我们观察到MnBi$_{2}$Te$_{4}$和单Bi$_{2}$Te$_{3}$终止层上的瞬态表面光电压(SPV)效应。此外,我们观察到能带结构随时间的变化分裂,表明存在多个具有不同幅度的SPV偏移。这一观察结果表明,名义上具有相同终止层的相邻平台表现出强烈的单元内电荷重新分布,从而导致自发的电极化。这与静态微ARPES测量结果一致,显示出显著偏离电荷中性构型的掺杂变化。我们的发现强调了通过化学掺杂来设计Mn-Bi-Te材料家族以实现量子反常霍尔效应的挑战。实现所需的拓扑量子相需要均匀的载流子掺杂和铁磁基态。 此外,铁磁性 Mn(Bi$_{0.82}$Sb$_{0.18}$)$_{6}$Te$_{10}$每个晶胞内的光致极化可能为光电子学和自旋电子学开辟新的可能性。
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