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铁磁绝缘体间的极薄Bi2Se3薄膜的相变研究

王怀强 杨运友 鞠艳 盛利 邢定钰

铁磁绝缘体间的极薄Bi2Se3薄膜的相变研究

王怀强, 杨运友, 鞠艳, 盛利, 邢定钰
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  • 研究一个极薄三维拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜处于两个铁磁绝缘体层之间, 其铁磁层的磁化方向都处于竖直平面, 系统拓扑性质随磁化方向夹角的变化. 从表面态电子低能有效哈密顿量出发计算系统的Chern 数, 和运用一个具有Armchair边界的单层六角晶格带的紧束缚模型模拟系统的体能带和边缘态, 来确定系统所处的拓扑相. 发现两个铁磁层的磁化方式从平行转到反平行的某一临界角度, 系统经历从反常量子霍尔相到普通绝缘相的转变.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11174125, 11074109) 和江苏省自然科学基金(批准号: BK2010364) 资助的课题.
    [1]

    Zhang H J, Liu C X, Qi X L, Dai X, Zhong F, Zhang S C 2009 Nature Phys. 5 438

    [2]

    Xia Y, Qian D, Hsieh D, Wray L, Pal A, Lin H, Bansil A, Grauer D, Hor Y S, Cava R J, Hasan M Z 2009 Nature Phys. 5 398

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    Dai X, Hughes T L, Qi X L, Fang Z, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 77 125319

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    Fu L, Kane C K, Mele E J 2007 Phys. Rev. Lett. 98 106803

    [5]

    Zhang T, Cheng P, Chen X, Jia J F, Ma X C, He K, Wang L L, Zhang H J, Dai X, Fang Z, Xie X C, Xue Q K 2009 Phys. Rev. Lett. 103 266803

    [6]

    Cheng P, Song C, Zhang T, Zhang Y Y, Wang Y L, Jia J F, Wang J, Wang Y Y, Zhu B F, Chen X, Ma X C, He K, Wang L L, Dai X, Fang Z, Xie X C, Qi X L, Liu C X, Zhang S C, Xue Q K 2010 Phys. Rev. Lett. 105 076801

    [7]

    Hong S S, Kundhikanjana W, Cha J J, Lai K J, Kong D S, Stefan M, Kelly M A, Shen Z X, Cui Y 2010 Nano Lett. 10 3118

    [8]

    Zhang Y, He K, Ma X C, Xue Q K 2011 Physics 40 07 (in Chinese) [张翼, 何珂, 马旭村, 薛其坤 2011 物理 40 07]

    [9]

    Lu H Z, Shan W Y, Yao W, Niu Q, Shen S Q 2010 Phys. Rev. B 81 115407

    [10]

    Li H C, Sheng L, Sheng D N, Xing D Y 2010 Phys. Rev. B 82 165104

    [11]

    Li H C, Sheng L, Xing D Y 2011 Phys. Rev. B 83 195413

    [12]

    Yu R, Zhang W, Weng H M, Dai X, Fang Z 2010 Physics 39 09 (in Chinese) [余睿, 张薇, 翁红明, 戴希, 方忠 2010 物理 39 09]

    [13]

    Yang Y Y, Xu Z, Sheng L, Sheng R, Xing D Y 2011 Appl. Phys. Lett. 99 182101

    [14]

    Thouless D J, Kohmoto M, Nightingale M P, Nijs M D 1982 Phys. Rev. Lett. 49 405

    [15]

    Niu Q, Thouless D J, Wu Y S 1985 Phys. Rev. B 31 3372

    [16]

    Xu Z, Yang Y Y, Sheng L, Xing D Y 2012 J. Phys. Condens Matter 18 185504

    [17]

    Datta S 1995 Electronic Transport in Mesoscopic Systems (1st Edn.) (New York: Cambridge University Press) pp319-322

  • [1]

    Zhang H J, Liu C X, Qi X L, Dai X, Zhong F, Zhang S C 2009 Nature Phys. 5 438

    [2]

    Xia Y, Qian D, Hsieh D, Wray L, Pal A, Lin H, Bansil A, Grauer D, Hor Y S, Cava R J, Hasan M Z 2009 Nature Phys. 5 398

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    Dai X, Hughes T L, Qi X L, Fang Z, Zhang S C 2008 Phys. Rev. B 77 125319

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    [16]

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    Datta S 1995 Electronic Transport in Mesoscopic Systems (1st Edn.) (New York: Cambridge University Press) pp319-322

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-06
  • 修回日期:  2012-09-11
  • 刊出日期:  2013-02-05

铁磁绝缘体间的极薄Bi2Se3薄膜的相变研究

  • 1. 南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理学院, 南京 210093
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 11174125, 11074109) 和江苏省自然科学基金(批准号: BK2010364) 资助的课题.

摘要: 研究一个极薄三维拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜处于两个铁磁绝缘体层之间, 其铁磁层的磁化方向都处于竖直平面, 系统拓扑性质随磁化方向夹角的变化. 从表面态电子低能有效哈密顿量出发计算系统的Chern 数, 和运用一个具有Armchair边界的单层六角晶格带的紧束缚模型模拟系统的体能带和边缘态, 来确定系统所处的拓扑相. 发现两个铁磁层的磁化方式从平行转到反平行的某一临界角度, 系统经历从反常量子霍尔相到普通绝缘相的转变.

English Abstract

参考文献 (17)

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