反鐵磁軸子絕緣體候選材料EuIn2As2的表面原子排布和電子結構*

李淵 鄧翰賓 王翠香 李帥帥 劉立民 朱長江 賈可 孫英開 杜鑫 于鑫 關童 武睿3) 張書源 石友國3)5) 毛寒青?

1)(中國科學院物理研究所,北京凝聚態物理國家實驗室,北京 100190)

2)(中國科學院大學物理科學學院,北京 100049)

3)(松山湖材料實驗室,東莞 523808)

4)(康奈爾大學物理系,伊薩卡 14853)

5)(中國科學院大學材料科學與光電技術學院,北京 100049)

非平庸的能帶拓撲性與磁性結合可以產生豐富的量子現象,包括量子反常霍爾效應、軸子絕緣體態等.不同于磁性摻雜和異質結方案,內稟磁性拓撲絕緣體避免了摻雜帶來的無序,且制備工藝通常比異質結更加簡單,因此對研究和利用磁性拓撲絕緣體都有重要的意義.最近,EuIn2As2 被認為是內稟反鐵磁軸子絕緣體,本文使用低溫掃描隧道顯微鏡研究了它的解理表面的原子排布和電子結構.結合原子分辨形貌圖、晶格對稱性分析以及局域態密度等信息,認為觀測到的表面條紋結構來源于Eu 截止面50%覆蓋度的 1 ×2 表面重構.通過條紋面的局域態密度測量,發現4 K 時費米能附近態密度存在非對稱的谷-峰特征,該特征隨溫度升高逐漸變弱,在反鐵磁相變溫度以上完全消失,表明其與反鐵磁序密切相關.此外,在某些臺階附近,伴隨有少量迷宮狀的結構,進一步分析認為可能是Eu 原子形成的翹曲結構導致的.這些結果為理解EuIn2As2的表面能帶結構和拓撲性質提供了重要信息.

1 引 言

磁性與拓撲結合可以產生新奇的量子現象[1],比如量子反常霍爾效應……