Собственный аномальный эффект Холла на поверхности магнитного полупроводника с сильным эффектом Рашба

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В настоящей работе мы теоретически изучаем, как рассеяние электронов на доменных стенках модифицирует аномальную поперечную проводимость на поверхности магнитного полупроводника с сильным эффектом Рашба. Зонная структура такого полупроводника, характеризуемая нетривиальной кривизной Берри, предопределяет возникновение на магнитной доменной стенке одномерного резонансного состояния в локальной обменной щели. При относительно слабом обменном расщеплении резонансное состояние имеет линейную дисперсию с малым спектральным уширением и обладает свойством киральности. Показано, что присутствие на поверхности пары параллельных доменных стенок может иметь вполне измеряемое физическое следствие: дополнительный почти полуквантованный вклад в аномальный эффект Холла. Поверхность полярного полупроводника BiTeI, допированного атомами переходного металла, является подходящей материальной платформой для обнаружения такого вклада.

Об авторах

В. Н Меньшов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: vnmenshov@mail.ru
Москва, Россия

И. П Русинов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Е. В Чулков

Санкт-Петербургский государственный университет

С.-Петербург, Россия

Список литературы

  1. M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  2. X. L. Qi and S. C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  3. Y. Tokura, K. Yasuda, and A. Tsukazaki, Nat. Rev. Phys. 1, 126 (2019).
  4. C. Z. Chang, J. Zhang, X. Feng et al. (Collaboration), Science 340, 167 (2013).
  5. K. He, Y. Y. Wang, and Q. K. Xue, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 9, 329 (2018).
  6. C.-Z. Chang, C.-X. Liu, and A. H. Macdonald, Rev. Mod. Phys. 95, 011002 (2023).
  7. M. Mogi, Y. Okamura, M. Kawamura, R. Yoshimi, K. Yasuda, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, T. Morimoto, N. Nagaosa, M. Kawasaki, Y. Takahashi, and Y. Tokura, Nat. Phys. 18, 390 (2022).
  8. A. Sekine and K. Nomura, J. Appl. Phys. 129, 141101 (2021).
  9. O. Breunig and Y. Ando, Nature Reviews Physics 4, 184 (2022).
  10. Q. L. He, T. L. Hughes, N. P. Armitage, Y. Tokura, and K. L. Wang, Nat. Mater. 21, 15 (2022).
  11. D. Xiao, M. C. Chang, and Q. Niu, Rev. Mod. Phys. 82, 1959 (2010).
  12. N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A. H. MacDonald, and N. P. Ong, Rev. Mod. Phys. 82, 1539 (2010).
  13. T. Jungwirth, Q. Niu, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. Lett. 88, 2070208 (2002).
  14. D. Culcer, A. H. MacDonald, and Q. Niu, Phys. Rev. B 68, 045327 (2003).
  15. T. S. Nunner, N. A. Sinitsyn, M. F. Borunda, V. K. Dugaev, A. A. Kovalev, Ar. Abanov, C. Timm, T. Jungwirth, J.-i. Inoue, A. H. MacDonald, and J. Sinova, Phys. Rev. B 76, 235312 (2007).
  16. V. K. Dugaev, P. Bruno, M. Taillefumier, B. Canals, and C. Lacroix, Phys. Rev. B 71, 224423 (2005).
  17. Y. A. Bychkov and E. I. Rashba, J. Phys. C: Solid State Phys. 17, 6039 (1984).
  18. Y. A. Bychkov and E. I. Rashba, JETP Lett. 39, 78 (1984).
  19. G. Bihlmayer, O. Rader, and R. Winkler, New J. Phys. 17, 050202 (2015).
  20. G. Landolt, S. V. Eremeev, Yu. M. Koroteev, B. Slomski, S. Muff, M. Kobayashi, V. N. Strocov, T. Scmitt, Z. S. Aliev, M. B. Babanly, I. R. Amiraslanov, E. V. Chulkov, J. Osterwalder, and J. H. Dil, Phys. Rev. Lett. 109, 116403 (2012).
  21. H. Bentmann, F. Forster, G. Bihlmayer, E. V. Chulkov, L. Moreschini, M. Grioni, and F. Reinert, Europhys. Lett. 87, 37003 (2009).
  22. S. Mathias, A. Ruffing, F. Deicke, M. Wiesenmayer, I. Sakar, G. Bihlmayer, E. V. Chulkov, Yu. M. Koroteev, P. M. Echenique, M. Bauer, and M. Aeschlimann, Phys. Rev. Lett. 104, 066802 (2010).
  23. K. Ishizaka, M. S. Bahramy, H. Murakawa et al. (Collaboration), Nat. Mater. 10, 521 (2011).
  24. I. I. Klimovskikh, A. M. Shikin, M. M. Otrokov, A. Ernst, I. P. Rusinov, O. E. Tereshchenko, V. A. Golyashov, J. Sanchez-Barriga, A. Yu. Varykhalov, O. Rader, K. A. Kokh, and E. V. Chulkov, Sci. Rep. 7, 3353 (2017).
  25. A.M. Shikin, A. A. Rybkina, I. I. Klimovskikh, O. E. Tereshchenko, A. S. Bogomyakov, K. A. Kokh, A. Kimura, P. N. Skirdkov, K. A. Zvezdin, and A.K. Zvezdin, 2D Mater. 4, 025055 (2017).
  26. A. M. Shikin, A. A. Rybkina, D. A. Estyunin et al. (Collaboration), Sci. Rep. 11, 23332 (2021).
  27. K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa, and Y. Tokura, Science 358, 1311 (2017).
  28. J. G. Checkelsky, J. T. Ye, Y. Onose, Y. Iwasa, and Y. Tokura, Nat. Phys. 8, 729 (2012).
  29. 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).
  30. I. P. Rusinov, V. N. Men’shov, and E. V. Chulkov, Phys. Rev. B 104, 035411 (2021).
  31. В. Н. Меньшов, И. П. Русинов, Е. В. Чулков, Письма в ЖЭТФ 114, 768 (2021).
  32. V. N. Men’shov, I. A. Shvets, and E. V. Chulkov, Phys. Rev. B 106, 205301 (2022).
  33. В. Н. Меньшов, Е. В. Чулков, Письма в ЖЭТФ 117, 147 (2023).
  34. I. T. Rosen, E. J. Fox, X. Kou, L. Pan, K. L. Wang, and D. Goldhaber-Gordon, npj Quantum Mater. 2, 69 (2017).
  35. I. P. Rusinov, V. N. Men’shov, and E. V. Chulkov, Phys. Rev. B 110, 195405 (2024).
  36. A. Manchon, H. C. Koo, J. Nitta, S. M. Frolov, and R. A. Duine, Nat. Mater. 14, 871 (2015).
  37. G. Bihlmayer, P. Noel, D. V. Vyalikh, E. V. Chulkov, and A. Manchon, Nat. Rev. Phys. 4, 642 (2022).
  38. В. Н. Меньшов, И. А. Швец, Е. В. Чулков, Письма в ЖЭТФ 110, 777 (2019).
  39. I. P. Rusinov, I. A. Nechaev, S. V. Eremeev, C. Friedrich, S. Blugel, and E. V. Chulkov, Phys. Rev. B 87, 205103 (2013).
  40. S. V. Eremeev, I. A. Nechaev, Yu. M. Koroteev, P. M. Echenique, and E. V. Chulkov, Phys. Rev. Lett. 108, 246802 (2012).
  41. K. Panos, R. R. Gerhardts, J. Weis, and K. v. Klitzing, New J. Phys. 16, 113071 (2014).
  42. L. Pan, X. Liu, Q. L. He, A. Stern, G. Yin, X. Che, Q. Shao, P. Zhang, P. Deng, C.-Y. Yang, B. Casas, E. S. Choi, J. Xia, X. Kou, and K. L. Wang, Sci. Adv. 6, eaaz3595 (2020).
  43. C.-Z. Chang, W. Zhao, J. Li, J. Jain, C. Liu, J. S. Moodera, and M. H. Chan, Phys. Rev. Lett. 117, 126802 (2016).
  44. I. Lee, C. K. Kim, J. Lee, S. J. L. Billinge, R. Zhong, J. A. Schneeloch, T. Liu, T. Valla, J. M. Tranquada, G. Gu, and J. C. S. Davis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 1316 (2015).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).