本征磁性拓扑绝缘体单晶制备、能带观测与物性调控

本征磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4的出现，使得量子反常霍尔效应在更高温度实现有了新的曙光。我们提出用Bi2Te3作助熔剂的生长方法，制备高质量MnBi2Te4单晶。通过角分辨光电子能谱实现拓扑表面态观测；在基于该晶体的介观电输运器件中，在外磁场辅助下成功观测到量子反常霍尔效应，其97%量子霍尔平台观测温度达22K。此外，我们还开展相关材料的优化工作，如针对MnBi2Te4块体样品中强烈的n型自掺杂效应，通过Sb元素替位掺杂，实现n-p载流子调控和体相载流子抑制；在MnBi2Te4层间插入Bi2Te3形成插层材料：MnBi4Te7和MnBi6Te10，发现相邻Mn层间的反铁磁耦合明显减弱；进一步在MnBi4Te7和MnBi6Te10中进行Sb掺杂，可实现反铁磁向铁磁基态的转变，其中MnBi6Te10的铁磁基态可在电中性点保持，为实现更高质量QAHE及相关拓扑量子效应做准备。