Ванадий-содержащие планарные гетероструктуры на основе топологических изоляторов
- Авторы: Петров Е.К.1,2, Силкин И.В.1, Кузнецов В.М.1, Меньщикова Т.В.1, Чулков Е.В.1,2,3
-
Учреждения:
- Томский государственный университет
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Universidad del Pa´ıs Vasco UPV/EHU
- Выпуск: Том 117, № 3-4 (2) (2023)
- Страницы: 235-241
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/145138
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823030096
- EDN: https://elibrary.ru/OXNFKV
- ID: 145138
Цитировать
Аннотация
Представлены результаты теоретического исследования V-содержащих гетероструктур, представляющих собой ультратонкую магнитную пленку на поверхности немагнитного топологического изолятора. Показана возможность управления смещением точки Дирака в k-пространстве, являющегося мерой протяженности особой плоской зоны, возникающей при формировании доменных стенок на поверхности антиферромагнитных топологических изоляторов. Смещение точки Дирака обратно пропорционально значению групповой скорости электронов в точке Дирака и пропорционально степени локализации топологического состояния в магнитной пленке. Управление смещением осуществляется путем подбора подложки с определенным значением работы выхода. Предложены конкретные системы для экспериментального исследования особенностей плоских зон в антиферромагнитных топологических изоляторах.
Об авторах
Е. К. Петров
Томский государственный университет; Санкт-Петербургский государственный университет
Email: evg.konst.petrov@gmail.com
634050, Томск, Россия; 198504, Санкт-Петербург, Россия
И. В. Силкин
Томский государственный университет
Email: evg.konst.petrov@gmail.com
634050, г. Томск, Россия
В. М. Кузнецов
Томский государственный университет
Email: evg.konst.petrov@gmail.com
634050, г. Томск, Россия
Т. В. Меньщикова
Томский государственный университет
Email: evg.konst.petrov@gmail.com
634050, Томск, Россия
Е. В. Чулков
Томский государственный университет; Санкт-Петербургский государственный университет; Universidad del Pa´ıs Vasco UPV/EHU
Автор, ответственный за переписку.
Email: evg.konst.petrov@gmail.com
634050, Томск, Россия; 198504, Санкт-Петербург, Россия; 20080, Сан-Себастьян/Доностия, Страна Басков, Испания
Список литературы
- R.Yu,W. Zhang, H.-J. Zhang, S.-C. Zhang, X. Dai, and Z. Fang, Science 329, 61 (2010).
- 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, and Q.-K. Xue, Science 340, 167 (2013).
- T. Hirahara, S.V. Eremeev, T. Shirasawa et al. (Collaboration), Nano Lett. 17, 3493 (2017).
- M.M. Otrokov, T.V. Menshchikova, M.G. Vergniory, I.P. Rusinov, A.Yu. Vyazovskaya, Y.M. Koroteev, G. Bihlmayer, A. Ernst, P.M. Echenique, A. Arnau, and E.V. Chulkov, 2D Materials 4, 025082 (2017).
- M.M. Otrokov, I.P. Rusinov, M. Blanco-Rey, M. Hoffmann, A.Y. Vyazovskaya, S.V. Eremeev, A. Ernst, P.M. Echenique, A. Arnau, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. Lett. 122, 107202 (2019).
- Y. Deng, Y.Yu, M. Z. Shi, Z. Guo, Z. Xu, J. Wang, X. H. Chen, and Y. Zhang, Science 67, 895 (2020).
- H. Deng, Z. Chen, A. Wo lo's, M. Konczykowski, K. Sobczak, J. Sitnicka, I.V. Fedorchenko, J. Borysiuk, T. Heider, L. Pluci'nski, K. Park, A.B. Georgescu, J. Cano, and L. Krusin-Elbaum, Nature Physics 17, 36 (2021).
- V.N. Men'shov, I. Shvets, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 110(12), 771 (2019).
- E.K. Petrov, I.V. Silkin, T.V. Menshchikova, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 109, 121 (2019).
- J. Wang, B. Lian, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 92, 081107 (2015).
- D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
- M.M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al. (Collaboration), Nature 576, 416 (2019).
- R. S.K. Mong, A.M. Essin, and J. E. Moore, Phys. Rev. B 81, 245209 (2010).
- C. Liu, Y. Wang, H. Li, Y. Wu, Y. Li, J. Li, K. He, Y. Xu, J. Zhang, and Y. Wang, Nat. Mater. 19, 522 (2020).
- J. Wang, B. Lian, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 93, 045115 (2016).
- S.V. Eremeev, I.P. Rusinov, Y.M. Koroteev, A.Y. Vyazovskaya, M. Hoffmann, P.M. Echenique, A. Ernst, M.M. Otrokov, and E.V. Chulkov, J. Phys. Chem. Lett. 12, 4268 (2021).
- E.K. Petrov, V.N. Men'shov, I.P. Rusinov, M. Hoffmann, A. Ernst, M.M. Otrokov, V.K. Dugaev, T.V. Menshchikova, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. B 103, 235142 (2021).
- J. Ge, Y. Liu, J. Li, H. Li, T. Luo, Y. Wu, Y. Xu, and J. Wang, National Science Review 7, 1280 (2020).
- Y. Gong, J. Guo, J. Li et al. (Collaboration), Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019).
- A.M. Shikin, D.A. Estyunin, I. I. Klimovskikh et al. (Collaboration), Sci. Rep. 10, 13226 (2020).
- B. Li, J.-Q. Yan, D.M. Pajerowski, E. Gordon, A.-M. Nedi'c, Y. Sizyuk, L. Ke, P.P. Orth, D. Vaknin, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. Lett. 124, 167204 (2020).
- 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, and E.V. Chulkov, APL Mater. 8, 021105 (2020).
- R.C. Vidal, H. Bentmann, T.R. F. Peixoto et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 100, 121104 (2019).
- J.-Q. Yan, Q. Zhang, T. Heitmann, Z. Huang, K.Y. Chen, J.-G. Cheng,W.Wu, D. Vaknin, B.C. Sales, and R. J. McQueeney, Physical Review Materials 3, 064202 (2019).
- 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, and Z. Mao, Physical Review Research 1, 012011 (2019).
- P.M. Sass, W. Ge, J. Yan, D. Obeysekera, J. J. Yang, and W. Wu, Nano Lett. 20, 2609 (2020).
- K. F. Garrity, S. Chowdhury, and F.M. Tavazza, Physical Review Materials 5, 024207 (2021).
- P. Swatek, Y. Wu, L.-L. Wang, K. Lee, B. Schrunk, J. Yan, and A. Kaminski, Phys. Rev. B 101, 161109 (2020).
- P.M. Sass, J. Kim, D. Vanderbilt, J. Yan, and W. Wu, Phys. Rev. Lett. 125, 037201 (2020).
- A. Zeugner, F. Nietschke, A.U.B. Wolter et al. (Collaboration), Chem. Mater. 31, 2795 (2019).
- H. Li, S.-Y. Gao, S.-F. Duan et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, (2019).
- Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041038 (2019).
- Y. J. Chen, L.X. Xu, J.H. Li et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041040 (2019).
- B. Lian, Z. Liu, Y. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 124, 126402 (2020).
- T. Hirahara, M.M. Otrokov, T.T. Sasaki et al. (Collaboration), Nat. Commun. 11, 4821 (2020).
- E.D. L. Rienks, S. Wimmer, J. S'anchez-Barriga et al. (Collaboration), Nature 576, 423 (2019).
- 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, and E.V. Chulkov, J. Alloys Compd. 789, 443 (2019).
- C. Hu, K.N. Gordon, P. Liu et al. (Collaboration), Nat. Commun. 11, 97 (2020).
- Y. Gao, K. Liu, and Z.-Y. Lu, Physical Review Research 4, 023030 (2022).
- C. Hu, L. Ding, K.N. Gordon et al. (Collaboration), Sci. Adv. 6, eaba4275 (2020).
- K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa, and Y. Tokura, Science 358, 1311 (2017).
- I.T. Rosen, E. J. Fox, X. Kou, L. Pan, K. L. Wang, and D. Goldhaber-Gordon, Quantum Mater. 2, 69 (2017).
- I.P. Rusinov, V.N. Men'shov, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. B 104, 035411 (2021).
- V.N. Men'shov, I.P. Rusinov, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 114, 699 (2021).
- K. Kim, A. DaSilva, S. Huang, B. Fallahazad, S. Larentis, T. Taniguchi, K. Watanabe, B. J. LeRoy, A.H. MacDonald, and E. Tutuc, Proceedings of the National Academy of Sciences 114(13), 3364 (2017).
- A.L. Sharpe, E. J. Fox, A.W. Barnard, J. Finney, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Kastner, and D. Goldhaber-Gordon, Science 365(6453), 605 (2019).
- H. Yoo, R. Engelke, S. Carr et al. (Collaboration), Nat. Mater. 18(5), 448 (2019).
- T.Wolf, J. L. Lado, G. Blatter, and O. Zilberberg, Phys. Rev. Lett. 123(9), 096802 (2019).
- X. Lu, P. Stepanov, W. Yang, M. Xie, M.A. Aamir, I. Das, C. Urgell, K.Watanabe, T. Taniguchi, G. Zhang, A. Bachtold, A.H. MacDonald, and D.K. Efetov, Nature 574, 653 (2019).
- Y. Cao, V. Fatemi, A. Demir, S. Fang, S. L. Tomarken, J.Y. Luo, J.D. Sanchez-Yamagishi, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Kaxiras, R.C. Ashoori, and P. Jarillo-Herrero, Nature 556, 80 (2018).
- M. Yankowitz, S. Chen, H. Polshyn, Y. Zhang, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. Graf, A. F. Young, and C.R. Dean, Science 363, 1059 (2019).
- Y. Cao, V. Fatemi, S. Fang, K.Watanabe, T. Taniguchi, E. Kaxiras, and P. Jarillo-Herrero, Nature 556, 43 (2018).
- L. Fu and C. L. Kane, Phys. Rev. Lett. 100, 096407 (2008).
- V. S. Stolyarov, S. Pons, S. Vlaic, S.V. Remizov, D. S. Shapiro, C. Brun, S. I. Bozhko, T. Cren, T.V. Menshchikova, E.V. Chulkov, W.V. Pogosov, Y.E. Lozovik, and D. Roditchev, J. Phys. Chem. Lett. 12, 9068 (2021).
- A. Kudriashov, I. Babich, R.A. Hovhannisyan, A.G. Shishkin, S.N. Kozlov, A. Fedorov, D.V. Vyalikh, E. Khestanova, M.Y. Kupriyanov, and V. S. Stolyarov, Adv. Funct. Mater. 32, 2209853 (2022).
- M.M. Otrokov, T.V. Menshchikova, I.P. Rusinov, M.G. Vergniory, V.M. Kuznetsov, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 105, 297 (2017).
- J. Henk, M. Flieger, I.V. Maznichenko, I. Mertig, A. Ernst, S.V. Eremeev, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. Lett. 109, 076801 (2012).
- L.-X. Wang, Y. Yan, L. Zhang, Z.-M. Liao, H.-C. Wu, and D.-P. Yu, Nanoscale 7(40), 16687 (2015).
- T.V. Menshchikova, M.M. Otrokov, S. S. Tsirkin, D.A. Samorokov, V.V. Bebneva, A. Ernst, V.M. Kuznetsov, and E.V. Chulkov, Nano Lett. 13, 6064 (2013).
- S. Lisi, X. Lu, T. Benschop et al. (Collaboration), Nature Phys. 17(2), 189 (2021).
- M. I.B. Utama, R. J. Koch, K. Lee et al. (Collaboration), Nature Phys. 17(2), 184 (2021).
- D. Pierucci, H. Sediri, M. Hajlaoui, J.-C. Girard, T. Brumme, M. Calandra, E. Velez-Fort, G. Patriarche, M.G. Silly, G. Ferro, V. Souli'ere, M. Marangolo, F. Sirotti, F. Mauri, and A. Ouerghi, ACS Nano 9(5), 5432 (2015).
- D. Marchenko, D. Evtushinsky, E. Golias, A. Varykhalov, T. Seyller, and O. Rader, Sci. Adv. 4(11), eaau0059 (2018).
- H. Henck, J. Avila, Z. Ben Aziza et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 97, 245421 (2018).
- P.E. Bl�ochl, Phys. Rev. B 50(24), 17953 (1994).
- G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47(1), 558 (1993).
- G. Kresse and J. Furthm�uller, Phys. Rev. B 54(16), 11169 (1996).
- G. Kresse and J. Furthm�uller, Comput. Mater. Sci. 6(1), 15 (1996).
- J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77(18), 4 (1996).
- S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132(15), 154104 (2010).
- V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O.K. Andersen, Phys. Rev. B 44(3), 943 (1991).
- S. Dudarev, G. Botton, S. Savrasov, C. Humphreys, and A. Sutton, Phys. Rev. B 57(3), 1505 (1998).
- M. Cococcioni and S. De Gironcoli, Phys. Rev. B 71(3), 035105 (2005).