В среду 4 марта в 18:30 в 226.5 ЛК на традиционном семинаре ЦМН в рамках диссертационного исследования на соискание степени кандидата наук с докладом на тему "Модификация электронной и спиновой структуры топологических систем Mn₁₋ₓAₓBi₂Te₄ (A = Ge, Sn, Pb)" выступит аспирантка СПбГУ Макарова Татьяна Павловна (научный руководитель д.ф.-м.н. Шикин Александр Михайлович).
Аннотация: Диссертационная работа посвящена исследованию возможностей управления электронной и спиновой структурой перспективного антиферромагнитного топологического изолятора MnBi₂Te₄ путем частичного замещения атомов марганца (Mn) немагнитными элементами IV группы: германием (Ge), оловом (Sn) и свинцом (Pb). Актуальность работы обусловлена необходимостью решения ключевых проблем MnBi₂Te₄ — высокой дефектности кристаллов, приводящей к невоспроизводимости электронных свойств, и сложности контроля положения уровня Ферми и величины запрещенной зоны, что препятствует практической реализации квантового аномального эффекта Холла.
Основной целью работы является установление закономерностей влияния замещения Mn на электронную структуру систем Mn₁₋ₓAₓBi₂Te₄ (A = Ge, Sn, Pb) и выявление условий для возникновения топологических фазовых переходов.
В работе впервые экспериментально показано, что легирование элементами IV группы индуцирует топологический фазовый переход, проявляющийся в последовательной смене фаз: топологический изолятор → тривиальный изолятор/полуметалл → топологический изолятор. Предложен новый подход к модуляции ширины запрещенной зоны в топологических поверхностных состояниях без изменения топологического класса системы за счет создания гетероструктур с легированием только поверхностного слоя (Mn₁₋ₓAₓBi₂Te₄/MnBi₂Te₄). Также установлен механизм влияния ван-дер-ваальсова зазора на перераспределение локализации поверхностных состояний и, как следствие, на величину запрещенной зоны. Введен параметр эффективного магнитного момента, количественно связывающий пространственное распределение состояний с локальной намагниченностью и энергией зоны. Обнаружены спин-поляризованные Рашба-подобные состояния, энергетическое положение которых зависит от концентрации легирующего элемента.
Полученные результаты демонстрируют возможность целенаправленного контроля топологических и спиновых свойств материалов семейства MnBi₂Te₄, что открывает перспективы для их применения в спинтронике и квантовой метрологии.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Замещение Mn немагнитными элементами (Ge, Sn, Pb) в Mn₁₋ₓAₓBi₂Te₄ индуцирует топологический фазовый переход.
2. Гетероструктуры с легированием только поверхностного блока позволяют управлять шириной запрещенной зоны в поверхностных состояниях, сохраняя топологический класс материала.
3. Изменение ван-дер-ваальсова зазора модулирует запрещенную зону за счет перераспределения локализации топологических состояний.
4. В системах Mn₁₋ₓAₓBi₂Te₄ (A = Ge, Pb) присутствуют спин-поляризованные Рашба-подобные состояния, управляемые концентрацией легирующей примеси.
https://disser.spbu.ru/zashchita-uchenoj-stepeni-spbgu/1600-makarova-tatiana-pavlovna.html
