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Even–Odd Layer-Dependent Anomalous Hall Effect in Topological Magnet MnBi2Te4 Thin Films
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-09-01 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02493 Yi-Fan Zhao 1 , Ling-Jie Zhou 1 , Fei Wang 1 , Guang Wang 1 , Tiancheng Song 2 , Dmitry Ovchinnikov 2 , Hemian Yi 1 , Ruobing Mei 1 , Ke Wang 3 , Moses H W Chan 1 , Chao-Xing Liu 1 , Xiaodong Xu 2, 4 , Cui-Zu Chang 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-09-01 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02493 Yi-Fan Zhao 1 , Ling-Jie Zhou 1 , Fei Wang 1 , Guang Wang 1 , Tiancheng Song 2 , Dmitry Ovchinnikov 2 , Hemian Yi 1 , Ruobing Mei 1 , Ke Wang 3 , Moses H W Chan 1 , Chao-Xing Liu 1 , Xiaodong Xu 2, 4 , Cui-Zu Chang 1
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Recently, MnBi2Te4 has been demonstrated to be an intrinsic magnetic topological insulator and the quantum anomalous Hall (QAH) effect was observed in exfoliated MnBi2Te4 flakes. Here, we used molecular beam epitaxy (MBE) to grow MnBi2Te4 films with thickness down to 1 septuple layer (SL) and performed thickness-dependent transport measurements. We observed a nonsquare hysteresis loop in the antiferromagnetic state for films with thickness greater than 2 SL. The hysteresis loop can be separated into two AH components. We demonstrated that one AH component with the larger coercive field is from the dominant MnBi2Te4 phase, whereas the other AH component with the smaller coercive field is from the minor Mn-doped Bi2Te3 phase. The extracted AH component of the MnBi2Te4 phase shows a clear even–odd layer-dependent behavior. Our studies reveal insights on how to optimize the MBE growth conditions to improve the quality of MnBi2Te4 films.
中文翻译：
拓扑磁体MnBi2Te4薄膜中偶数层相关的反常霍尔效应
最近，MnBi 2 Te 4已被证明是一种本征磁拓扑绝缘体，并且在剥落的MnBi 2 Te 4薄片中观察到量子反常霍尔（QAH）效应。在这里，我们使用分子束外延 (MBE) 来生长 MnBi 2 Te 4薄膜，其厚度低至 1 个七层 (SL)，并进行了与厚度相关的传输测量。对于厚度大于 2 SL 的薄膜，我们在反铁磁状态下观察到非方形磁滞回线。磁滞回线可以分成两个 AH 分量。我们证明了一种具有较大矫顽力的 AH 成分来自主要的 MnBi 2 Te 4相，而具有较小矫顽场的另一个 AH 组分来自掺入少量 Mn 的 Bi 2 Te 3相。提取的 MnBi 2 Te 4相的AH 组分显示出明显的奇偶层相关行为。我们的研究揭示了如何优化 MBE 生长条件以提高 MnBi 2 Te 4薄膜质量的见解。
更新日期：2021-09-22
中文翻译：
拓扑磁体MnBi2Te4薄膜中偶数层相关的反常霍尔效应
最近，MnBi 2 Te 4已被证明是一种本征磁拓扑绝缘体，并且在剥落的MnBi 2 Te 4薄片中观察到量子反常霍尔（QAH）效应。在这里，我们使用分子束外延 (MBE) 来生长 MnBi 2 Te 4薄膜，其厚度低至 1 个七层 (SL)，并进行了与厚度相关的传输测量。对于厚度大于 2 SL 的薄膜，我们在反铁磁状态下观察到非方形磁滞回线。磁滞回线可以分成两个 AH 分量。我们证明了一种具有较大矫顽力的 AH 成分来自主要的 MnBi 2 Te 4相，而具有较小矫顽场的另一个 AH 组分来自掺入少量 Mn 的 Bi 2 Te 3相。提取的 MnBi 2 Te 4相的AH 组分显示出明显的奇偶层相关行为。我们的研究揭示了如何优化 MBE 生长条件以提高 MnBi 2 Te 4薄膜质量的见解。
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