論文の概要: Controllable and Continuous Quantum Phase Transitions in Intrinsic Magnetic Topological Insulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.06044v1
- Date: Sat, 08 Mar 2025 03:46:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-11 15:45:16.001444
- Title: Controllable and Continuous Quantum Phase Transitions in Intrinsic Magnetic Topological Insulator
- Title（参考訳）: 固有磁気トポロジカル絶縁体における可制御性と連続量子相転移
- Authors: Shengjie Xu, Zhijian Shi, Ming Yang, Jingwei Zhang, Hang Xu, Haifeng Feng, Ningyan Cheng, Jianfeng Wang, Weichang Hao, Yi Du,
- Abstract要約: 本研究では,n型ドーピング特性が強く抑制される固有磁気トポロジカル材料MnBi2Te4について検討した。
角度分解光電子分光法、輸送測定法、第一原理計算に基づいて、2つの磁気誘起TPTを明らかにする。
本研究は,MnBi2Te4系における固有磁気トポロジカル状態の実現を図り,制御可能かつ連続的なTPTを実現するための理想的なプラットフォームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.54133633499971
- License:
- Abstract: The intrinsic magnetic topological material MnBi2Te4 has demonstrated great potential to investigate the interplay between topology and magnetism, which opens up new avenues for manipulating non-trivial electronic states and designing quantum devices. However, challenges and controversies remain due to its inevitable n-type antisite defects, hindering the experimental realization of intrinsic magnetic topological phenomena and rendering the precise control of topological phase transitions (TPTs) unachievable. Here, we study a candidate material family, Mn(1-x)GexBi2Te4, in which the heavy n-type doping features are strongly suppressed when the Ge content reaches 0.46, and multiple topological phases are well maintained with the surface Dirac point located near the Fermi level. Based on angle-resolved photoemission spectroscopy, transport measurements, and first-principles calculations, we reveal two magnetism-induced TPTs: the first is antiferromagnetic-ordering-induced transition from strong topological insulator to a magnetic topological insulator as revealed by gap opening of topological surface states; the second is external-magnetic-field-dependent transition from magnetic topological insulator to a Weyl semimetal with the gap reclosed. Our work paves the way for the realization of intrinsic magnetic topological states in MnBi2Te4 family and provides an ideal platform for achieving controllable and continuous TPTs towards future spintronic applications.
- Abstract（参考訳）: 固有磁気トポロジカル材料MnBi2Te4は、トポロジと磁気の相互作用を研究する大きな可能性を示し、非自明な電子状態を操作し量子デバイスを設計するための新たな道を開く。
しかし、その避けられないn型アンチサイト欠陥により、固有の磁気トポロジカル現象の実験的実現を妨げ、トポロジカル相転移(TPT)の正確な制御を達成できないため、課題と論争は残る。
本稿では,Ge含有量が0.46に達すると重いn型ドーピング特性が強く抑制されるMn(1-x)GexBi2Te4の候補物質ファミリーについて検討する。
角度分解光電子分光法,輸送測定法,第1原理計算により,強強強磁性体絶縁体から強強磁性体絶縁体への反強磁性秩序誘起遷移と磁気トポロジカル絶縁体からの磁気トポロジカル絶縁体への磁場依存性遷移と,磁気トポロジカル絶縁体からギャップを閉鎖したワイル半金属への磁場依存性遷移の2つが明らかにされた。
本研究は,MnBi2Te4族における固有磁気トポロジカル状態の実現の道を開くとともに,制御可能かつ連続的なTPTを将来のスピントロニクス応用に向けて実現するための理想的なプラットフォームを提供する。
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