Contact of antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4 with Pb thin films. Сроки обучения в СПбГУ: 2019-2023 аспирантура. Научный руководитель: проф. Шикин А.М.

Project: Grant fulfilmentTotal grant fulfilment

Project Details

Description

Топологические сверхпроводники (ТСП) представляют собой особый класс сверхпроводников, который представляет большой интерес в физике конденсированного состояния [1]. Такие материалы могут содержать майорановские связанные состояния внутри объемного сверхпроводника, что потенциально применимо для отказоустойчивых квантовых вычислений. Состояние ТСП может быть достигнуто при контакте сверхпроводника и топологического изолятора за счет так называемого эффекта топологической близости [2]. Следовательно, топологическое поверхностное состояние может смешиваться с состояниями сверхпроводника, и в результате получается комбинированная структура конуса Дирака со сверхпроводящей запрещенной зоной. Реализация этого эффекта была показана при напылении пленки Pb (17 ML) на поверхность топологического изолятора TlBiSe2 [3]. В этом типе топологических изоляторов есть оборванные связи, которые позволяют эффективно переносить топологическое состояния на поверхность довольно толстого слоя Pb и наблюдать смешивание состояний с помощью спектроскопических методов. Хотя в трехмерном топологическом изоляторе Ван-дер-Ваальса (т.е. Bi2Te3) таких связей нет, все же можно наблюдать перенос зарядовой плотности топологического состояния на поверхность в структуре (двухслойной Bi / Bi2Te3) [4]. С другой стороны, авторы наблюдали только перекрытие между состояниями Bi и Bi2Te3, что, с другой стороны, может свидетельствовать об устойчивости топологического состояния к немагнитным возмущениям.

Недавно предложенный антиферромагнитный топологический изолятор MnBi2Te4 вызвал огромный интерес в материаловедении, являясь платформой для магнитоэлектрических и квантовых аномальных эффектов Холла [5,6]. Контакт MnBi2Te4 со сверхпроводником может представлять большой интерес и приводить к некоторым неожиданным результатам из-за наличия собственного магнетизма. Поэтому в этом проекте мы попытаемся изучить возможность эффекта топологической близости в тонких пленках MnBi2Te4 и Pb.

[1] Hasan, M. Z. & Kane, C. L. Rev. Mod. Phys. 82, 3045–3067 (2010).
[2] Shoman, T., Takayama, A., Sato, T. et al. Nat Commun 6, 6547 (2015)
[3] Trang, C.X., Shimamura, N., Nakayama, K. et al. Nat Commun 11, 159 (2020)
[4] Toru Hirahara et al. Phys. Rev. Lett. 107, 166801 (2011)
[5] M. M. Otrokov, I. I Klimovskikh, H. Bentmann, D. Estyunin et al., Nature 576, 416 (2019).
[6] D.A. Estyunin, I. I Klimovskikh, A. M. Shikin, E.F. Schwier, et al., APL Materials 8, 021105 (2020)
AcronymGRISC 2021_1
StatusNot started