應變對磁摻雜拓撲絕緣體Bi2Se3體系磁性和電子結構的影響研究.pdf

1、拓撲絕緣體的發(fā)現(xiàn)備受科學界的重視，其頑固且不易受一般雜質影響的表面態(tài)使其迅速成為近年來凝聚態(tài)物理和材料科學研究領域的一個熱點。尤其是Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3三個三維強拓撲絕緣體，由于具有大的帶隙和簡單的表面電子結構這些優(yōu)良的特性，使其在眾多拓撲絕緣體材料中脫穎而出。另一方面，在拓撲絕緣體中引入鐵磁性，破壞時間反演對稱性，誘導自旋軌道耦合帶隙,可以實現(xiàn)量子反?；魻栃?QAHE)。目前量子反?；魻栃呀?jīng)在理論預言的基礎上

2、于2013年被實驗證實。但是由于小帶隙導致的耗散通道影響量子反常霍爾效應的觀測,另一方面，較低的居里溫度也會影響量子反?；魻栃挠^測溫度。因此,為實現(xiàn)高溫量子反?；魻栃?找到具有更強鐵磁性和更大帶隙的拓撲絕緣體薄膜成為該領域發(fā)展急需解決的問題。
　　本文采用的計算方法是基于密度泛函理論的第一性原理，我們系統(tǒng)的研究了3d過渡金屬元素Mn和Cr摻雜拓撲絕緣體Bi2Se3體系在應變作用下的電子結構和磁性，期望能夠為實現(xiàn)高溫量子反?；?/p>

3、爾效應提供一種新的且方便實現(xiàn)的調控方法，具體包括兩方面的研究。
　　1.我們系統(tǒng)的研究了Mn摻雜的6QLs Bi2Se3薄膜在面內(nèi)和面外應變作用下的磁性和電子結構，結果發(fā)現(xiàn)Mn摻雜Bi2Se3體系在面外拉伸應變作用下不僅增強了鐵磁性還增大了帶隙(達到65.6 meV在6％應變下)。另外,我們還討論了內(nèi)在的機制。
　　2.我們系統(tǒng)的研究了Cr摻雜在Bi2Se3塊體材料四種不同的位置時，面內(nèi)和面外的應變效應對體系磁性的影響，結果