Ванадий-содержащие планарные гетероструктуры на основе топологических изоляторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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

  1. R.Yu,W. Zhang, H.-J. Zhang, S.-C. Zhang, X. Dai, and Z. Fang, Science 329, 61 (2010).
  2. 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).
  3. T. Hirahara, S.V. Eremeev, T. Shirasawa et al. (Collaboration), Nano Lett. 17, 3493 (2017).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Y. Deng, Y.Yu, M. Z. Shi, Z. Guo, Z. Xu, J. Wang, X. H. Chen, and Y. Zhang, Science 67, 895 (2020).
  7. 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).
  8. V.N. Men'shov, I. Shvets, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 110(12), 771 (2019).
  9. E.K. Petrov, I.V. Silkin, T.V. Menshchikova, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 109, 121 (2019).
  10. J. Wang, B. Lian, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 92, 081107 (2015).
  11. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
  12. M.M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al. (Collaboration), Nature 576, 416 (2019).
  13. R. S.K. Mong, A.M. Essin, and J. E. Moore, Phys. Rev. B 81, 245209 (2010).
  14. 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).
  15. J. Wang, B. Lian, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. B 93, 045115 (2016).
  16. 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).
  17. 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).
  18. J. Ge, Y. Liu, J. Li, H. Li, T. Luo, Y. Wu, Y. Xu, and J. Wang, National Science Review 7, 1280 (2020).
  19. Y. Gong, J. Guo, J. Li et al. (Collaboration), Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019).
  20. A.M. Shikin, D.A. Estyunin, I. I. Klimovskikh et al. (Collaboration), Sci. Rep. 10, 13226 (2020).
  21. 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).
  22. 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).
  23. R.C. Vidal, H. Bentmann, T.R. F. Peixoto et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 100, 121104 (2019).
  24. 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).
  25. 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).
  26. P.M. Sass, W. Ge, J. Yan, D. Obeysekera, J. J. Yang, and W. Wu, Nano Lett. 20, 2609 (2020).
  27. K. F. Garrity, S. Chowdhury, and F.M. Tavazza, Physical Review Materials 5, 024207 (2021).
  28. P. Swatek, Y. Wu, L.-L. Wang, K. Lee, B. Schrunk, J. Yan, and A. Kaminski, Phys. Rev. B 101, 161109 (2020).
  29. P.M. Sass, J. Kim, D. Vanderbilt, J. Yan, and W. Wu, Phys. Rev. Lett. 125, 037201 (2020).
  30. A. Zeugner, F. Nietschke, A.U.B. Wolter et al. (Collaboration), Chem. Mater. 31, 2795 (2019).
  31. H. Li, S.-Y. Gao, S.-F. Duan et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, (2019).
  32. Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041038 (2019).
  33. Y. J. Chen, L.X. Xu, J.H. Li et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041040 (2019).
  34. B. Lian, Z. Liu, Y. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 124, 126402 (2020).
  35. T. Hirahara, M.M. Otrokov, T.T. Sasaki et al. (Collaboration), Nat. Commun. 11, 4821 (2020).
  36. E.D. L. Rienks, S. Wimmer, J. S'anchez-Barriga et al. (Collaboration), Nature 576, 423 (2019).
  37. 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).
  38. C. Hu, K.N. Gordon, P. Liu et al. (Collaboration), Nat. Commun. 11, 97 (2020).
  39. Y. Gao, K. Liu, and Z.-Y. Lu, Physical Review Research 4, 023030 (2022).
  40. C. Hu, L. Ding, K.N. Gordon et al. (Collaboration), Sci. Adv. 6, eaba4275 (2020).
  41. K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa, and Y. Tokura, Science 358, 1311 (2017).
  42. I.T. Rosen, E. J. Fox, X. Kou, L. Pan, K. L. Wang, and D. Goldhaber-Gordon, Quantum Mater. 2, 69 (2017).
  43. I.P. Rusinov, V.N. Men'shov, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. B 104, 035411 (2021).
  44. V.N. Men'shov, I.P. Rusinov, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 114, 699 (2021).
  45. 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).
  46. 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).
  47. H. Yoo, R. Engelke, S. Carr et al. (Collaboration), Nat. Mater. 18(5), 448 (2019).
  48. T.Wolf, J. L. Lado, G. Blatter, and O. Zilberberg, Phys. Rev. Lett. 123(9), 096802 (2019).
  49. 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).
  50. 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).
  51. 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).
  52. Y. Cao, V. Fatemi, S. Fang, K.Watanabe, T. Taniguchi, E. Kaxiras, and P. Jarillo-Herrero, Nature 556, 43 (2018).
  53. L. Fu and C. L. Kane, Phys. Rev. Lett. 100, 096407 (2008).
  54. 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).
  55. 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).
  56. M.M. Otrokov, T.V. Menshchikova, I.P. Rusinov, M.G. Vergniory, V.M. Kuznetsov, and E.V. Chulkov, JETP Lett. 105, 297 (2017).
  57. J. Henk, M. Flieger, I.V. Maznichenko, I. Mertig, A. Ernst, S.V. Eremeev, and E.V. Chulkov, Phys. Rev. Lett. 109, 076801 (2012).
  58. L.-X. Wang, Y. Yan, L. Zhang, Z.-M. Liao, H.-C. Wu, and D.-P. Yu, Nanoscale 7(40), 16687 (2015).
  59. 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).
  60. S. Lisi, X. Lu, T. Benschop et al. (Collaboration), Nature Phys. 17(2), 189 (2021).
  61. M. I.B. Utama, R. J. Koch, K. Lee et al. (Collaboration), Nature Phys. 17(2), 184 (2021).
  62. 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).
  63. D. Marchenko, D. Evtushinsky, E. Golias, A. Varykhalov, T. Seyller, and O. Rader, Sci. Adv. 4(11), eaau0059 (2018).
  64. H. Henck, J. Avila, Z. Ben Aziza et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 97, 245421 (2018).
  65. P.E. Bl�ochl, Phys. Rev. B 50(24), 17953 (1994).
  66. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47(1), 558 (1993).
  67. G. Kresse and J. Furthm�uller, Phys. Rev. B 54(16), 11169 (1996).
  68. G. Kresse and J. Furthm�uller, Comput. Mater. Sci. 6(1), 15 (1996).
  69. J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77(18), 4 (1996).
  70. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132(15), 154104 (2010).
  71. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O.K. Andersen, Phys. Rev. B 44(3), 943 (1991).
  72. S. Dudarev, G. Botton, S. Savrasov, C. Humphreys, and A. Sutton, Phys. Rev. B 57(3), 1505 (1998).
  73. M. Cococcioni and S. De Gironcoli, Phys. Rev. B 71(3), 035105 (2005).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».