ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.16
УДК: 537.6
ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ОПТИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ
МОНОКРИСТАлла антиферромагнитного
топологического изолятора MnBi2Te4
Б.М. Фоминых 1,2, А.Н. Перевалова 1, Е.Б. Марченкова 1,
Е.И. Шредер 1, С.В. Наумов 1, В.В. Марченков 1,2
1 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН
620108, Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18
2 Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 21
Статья поступила в редакцию 18 ноября 2023 г.
Аннотация. Исследована анизотропия электросопротивления и оптических свойств монокристалла антиферромагнитного топологического изолятора MnBi2Te4. Показано, что электросопротивление MnBi2Te4, измеренное перпендикулярно плоскости (00l) монокристалла, на порядок величины превышает сопротивление, измеренное в данной плоскости. Поведение оптической проводимости имеет качественно схожий характер для случаев, когда свет направлен на поверхность (00l) и на поверхность, перпендикулярную плоскости (00l). Показано, что оптический спектр MnBi2Te4 формируется преимущественно межзонными переходами носителей заряда.
Ключевые слова: антиферромагнитный топологический изолятор MnBi2Te4, монокристалл, анизотропия, электросопротивление, оптическая проводимость.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания МИНОБРНАУКИ России (темы «Спин» № 122021000036-3 и «Электрон» № 122021000039-4) при частичной поддержке стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам (А.Н.П., СП‑2705.2022.1).
Авторы для переписки: Фоминых Богдан Михайлович (fominykh@imp.uran.ru), Марченков Вячеслав Викторович (bogdan.fominyh@mail.ru)
Литература
1. Yue C. et al. Device applications of synthetic topological insulator nanostructures // Electronics. – 2018. – V. 7. – №. 10. – P. 225. https://doi.org/10.3390/electronics7100225
2. Liu C.W. et al. Development of topological insulator and topological crystalline insulator nanostructures // Nanotechnology. – 2020. – V. 31. – №. 19. – P. 192001. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab6dfc
3. Pesin D., MacDonald A. H. Spintronics and pseudospintronics in graphene and topological insulators // Nature materials. – 2012. – V. 11. – №. 5. – P. 409-416. https://doi.org/10.1038/nmat3305
4. Zhang H., Zhang S.C. Topological insulators from the perspective of first-principles calculations //physica status solidi (RRL)–Rapid Research Letters. – 2013. – V. 7. – №. 1-2. – P. 72-81. https://doi.org/10.1002/pssr.201206414
5. Moore J.E. The birth of topological insulators //Nature. – 2010. – V. 464. – №. 7286. – P. 194-198. https://doi.org/10.1038/nature08916
6. Lee D.S. et al. Crystal structure, properties and nanostructuring of a new layered chalcogenide semiconductor, Bi2MnTe4 //CrystEngComm. – 2013. – V. 15. – №. 27. – P. 5532-5538. https://doi.org/10.1039/C3CE40643A
7. Otrokov M.M. et al. Prediction and observation of an antiferromagnetic topological insulator //Nature. – 2019. – V. 576. – №. 7787. – P. 416-422. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1840-9
8. Deng Y. et al. Quantum anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4 //Science. – 2020. – V. 367. – №. 6480. – P. 895-900. https://doi.org/10.1126/science.aax8156
9. Liu C. et al. Robust axion insulator and Chern insulator phases in a two-dimensional antiferromagnetic topological insulator //Nature material. – 2020. – V. 19. – №. 5. – P. 522-527. https://doi.org/10.1038/s41563-019-0573-3
10. Li J. et al. Intrinsic magnetic topological insulators in van der Waals layered MnBi2Te4-family materials //Science Advances. – 2019. – V. 5. – №. 6. – P. eaaw5685. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw5685
11. Шикин А.M. и др. Модуляция энергетической запрещенной зоны в точке Дирака в антиферромагнитном топологическом изоляторе MnBi2Te4 как результат изменений поверхностного градиента потенциала /Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2022. – Т. 161. – №. 1. – С. 126-136.
12. Макарова Т.П. и др. Влияние атомов Co на электронную структуру топологических изоляторов Bi2Te3 и MnBi2Te4. – 2022. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2022. – Т. 161. – № 5. – C. 711-719.
13. Шикин А.М. и др. Электронная, спиновая структура и магнитные свойства собственных антиферромагнитных топологических изоляторов семейства MnBi2Te4 (Bi2 Te3) m (Миниобзор) //Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2022. – Т. 115. – №. 4. – С. 241-255.
14. Абдуллаев Н.А. и др. Механизм переноса заряда в новом магнитном топологическом изоляторе MnBi0.5Sb1.5Te4 //Физика твердого тела. – 2021. – Т. 63. – №. 8. – С. 1062-1067.
15. Вальков В.В., Злотников А.О., Гамов А. Взаимосвязь магнетизма и топологии в MnBi2Te4 //Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2023. – Т. 118. – №. 5. – С. 330-337.
16. Köpf M. et al. Influence of magnetic ordering on the optical response of the antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4 //Physical Review B. – 2020. – V. 102. – №. 16. – P. 165139. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.165139
17. Tomarchio L. et al. Electrodynamics of MnBi2Te4 intrinsic magnetic topological insulators //NPG Asia Materials. – 2022. – V. 14. – №. 1. – P. 82. https://doi.org/10.1038/s41427-022-00429-w
18. Lee S.H. et al. Spin scattering and noncollinear spin structure-induced intrinsic anomalous Hall effect in antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4 //Physical Review Research. – 2019. – V. 1. – №. 1. – P. 012011. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.1.012011
19. Zeugner A. et al. Chemical aspects of the candidate antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4 //Chemistry of Materials. – 2019. – V. 31. – №. 8. – P. 2795-2806. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b05017
20. Marchenkov V.V. et al. Temperature breakdown phenomenon in tungsten single crystals at high magnetic fields //Journal of low temperature physics. – 1995. – V. 98. – P. 425-447. https://doi.org/10.1007/BF00752277
21. Hosur P., Parameswaran S. A., Vishwanath A. Charge transport in Weyl semimetals //Physical review letters. – 2012. – V. 108. – №. 4. – P. 046602. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.046602
22. Bacsi A., Virosztek A. Low-frequency optical conductivity in graphene and in other scale-invariant two-band systems //Physical Review B. – 2013. – V. 87. – №. 12. – P. 125425. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.125425
23. Zhukova E. S. et al. Infrared optical conductivity of Bulk Bi2Te2Se //Crystals. – 2020. – V. 10. – №. 7. – P. 553. https://doi.org/10.3390/cryst10070553
24. Chen Y. J. et al. Topological electronic structure and its temperature evolution in antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4 //Physical Review X. – 2019. – V. 9. – №. 4. – P. 041040. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041040
Для цитирования:
Фоминых Б.М., Перевалова А.Н., Марченкова Е.Б., Шредер Е.И., Наумов С.В., Марченков В.В. Электросопротивление и оптическая проводимость монокристалла антиферромагнитного топологического изолятора MnBi2Te4. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. - № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.16