Chemical Aspects of the Candidate Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi2Te4
Chemical Aspects of the Candidate Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi2Te4
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候选反铁磁拓扑绝缘体 MnBi2Te4 的化学特性
DOI：
10.1021/acs.chemmater.8b05017
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发表时间：
2019
影响因子：
8.6
通讯作者：
C. Hess
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Zeugner;F. Nietschke;A.U.B. Wolter;S. Gaß;R.C. Vidal;T.R.F. Peixoto;D. Pohl;C. Damm;A. Lubk;R. Hentrich;S.K. Moser;C. Fornari;C. Hee Min;S. Schatz;K. Kißner;M. Ünzelmann;M. Kaiser;F. Scaravaggi;B. Rellinghaus;K. Nielsch;C. Hess
在Bi2Te3(586°C)和MnBi2Te4(600°C)熔点之间的窄范围内缓慢冷却，首次生长出高质量的MnBi2Te4单晶。单晶X射线衍射和电子显微镜表明，在两个阳离子位上都存在反位缺陷，可能还有Mn空位(Mn0.85(3)Bi2.10(3)Te4)。热化学研究辅之以高温X射线衍射，确定了在室温下相稳定和亚稳的有限高温范围。然而，MnBi2Te4的合成可以放大，因为可以在亚固相线温度下获得粉末，并在室温下淬火。样品在24K以下表现出长程反铁磁有序。磁化强度、X射线光电子能谱、X射线吸收和线性二色性测量证实了Mn(II)的离面磁性状态。该化合物显示出在4.5-300K范围内的金属类型的电阻率，是一种达到Tozt=0.17的热电优值的n型导体。角度分辨光电子能谱实验表明，MnBi2Te4的表面态形成了有间隙的Dirac锥体，从而增强了MnBi2Te4作为本征磁性拓扑绝缘体的潜在候选者的能力，这与理论预测一致。所开发的合成方案使进一步实验研究块状MnBi2Te4的磁性有序和非平凡拓扑之间的交叉成为可能。
High-quality single crystals of MnBi2Te4are grown for the first time by slow cooling within a narrow range between the melting points of Bi2Te3(586 °C) and MnBi2Te4(600 °C). Single-crystal X-ray diffraction and electron microscopy reveal ubiquitous antisite defects in both cation sites and, possibly, Mn vacancies (Mn0.85(3)Bi2.10(3)Te4). Thermochemical studies complemented with high-temperature X-ray diffraction establish a limited high-temperature range of phase stability and metastability at room temperature. Nevertheless, the synthesis of MnBi2Te4can be scaled-up as powders can be obtained at subsolidus temperatures and quenched at room temperature. Bulk samples exhibit long-range antiferromagnetic ordering below 24 K. The Mn(II) out-of-plane magnetic state is confirmed by the magnetization, X-ray photoemission, X-ray absorption, and linear dichroism measurements. The compound shows a metallic type of resistivity in the range 4.5–300 K and is an n-type conductor that reaches a thermoelectric figure of merit up toZT= 0.17. Angle-resolved photoemission experiments show a surface state forming a gapped Dirac cone, thus strengthening MnBi2Te4as a promising candidate for the intrinsic magnetic topological insulator, in accordance with theoretical predictions. The developed synthetic protocols enable further experimental studies of a crossover between magnetic ordering and nontrivial topology in bulk MnBi2Te4.
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影响因子：
8.6
作者：
A. Zeugner;Martin Kaiser;P. Schmidt;T. Menshchikova;I. P. Rusinov;A. Markelov;W. V. D. Broek;E. Chulkov;T. Doert;M. Ruck;A. Isaeva
通讯作者：
A. Zeugner;Martin Kaiser;P. Schmidt;T. Menshchikova;I. P. Rusinov;A. Markelov;W. V. D. Broek;E. Chulkov;T. Doert;M. Ruck;A. Isaeva
影响因子：
8.6
作者：
Henk, J.;Flieger, M.;Chulkov, E. V.
通讯作者：
Chulkov, E. V.
影响因子：
3.3
作者：
SHEVELKOV, AV;DIKAREV, EV;POPOVKIN, BA
通讯作者：
POPOVKIN, BA
Ge1±δBi2Te4的晶体结构和点缺陷
DOI：
--
发表时间：
1997
期刊：
影响因子：
--
作者：
O. G. Karpinskii;L. E. Shelimova;M. Kretova
通讯作者：
M. Kretova
DOI：
--
发表时间：
1953
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Furberg;E. Boeri;R. Bonnichsen;Jörgine Stene Sörensen;N. A. Sörensen
通讯作者：
N. A. Sörensen