Towards microscopic control of the magnetic exchange coupling at the surface of a topological insulator
Rüssmann, Philipp (Peter Grünberg Institut)
Mahatha, Sanjoy K. (Aarhus University. Department of Physics and Astronomy)
Sessi, Paolo (Universität Würzburg)
Valbuena, Miguel Ángel (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Bathon, Thomas (Universität Würzburg)
Fauth, Kai (Universität Würzburg)
Godey, Sylvie (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Mugarza, Aitor (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Kokh, Konstantin A. (Novosibirsk State University)
Tereshchenko, Oleg E. (Novosibirsk State University)
Gargiani, Pierluigi (ALBA Laboratori de Llum de Sincrotró)
Valvidares, Manuel (ALBA Laboratori de Llum de Sincrotró)
Jiménez, Erika (European Synchrotron Radiation Facility)
Brookes, Nicholas B. (European Synchrotron Radiation Facility)
Bode, Matthias (Universität Würzburg)
Bihlmayer, Gustav (Peter Grünberg Institut)
Blügel, Stefan (Peter Grünberg Institut)
Mavropoulos, Phivos (Peter Grünberg Institut)
Carbone, Carlo (Istituto di Struttura della Materia)
Barla, Alessandro (Istituto di Struttura della Materia)

Data:	2018
Resum:	Magnetically doped topological insulators may produce novel states of electronic matter, where for instance the quantum anomalous Hall effect state can be realized. Pivotal to this goal is a microscopic control over the magnetic state, defined by the local electronic structure of the dopants and their interactions. We report on the magnetic coupling among Mn or Co atoms adsorbed on the surface of the topological insulator Bi2Te3. Our findings uncover the mechanisms of the exchange coupling between magnetic atoms coupled to the topological surface state in strong topological insulators. The combination of x-ray magnetic circular dichroism and ab initio calculations reveals that the sign of the magnetic coupling at short adatom-adatom distances is opposite for Mn with respect to Co. For both elements, the magnetic exchange reverses its sign at a critical distance between magnetic adatoms, as a result of the interplay between superexchange, double exchange and Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida interactions.
Nota:	Número d'acord de subvenció MINECO/MAT2016-78293-C6-2-R
Nota:	Número d'acord de subvenció MINECO/SEV-2013-0295
Nota:	Número d'acord de subvenció EC/FP7/312284
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	article ; recerca ; publishedVersion
Matèria:	Magnetic exchange interaction ; Topological insulators ; X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) ; Density functional theory (DFT) ; Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) interaction ; Quantum anomalous Hall effect
Publicat a:	Journal of physics: Materials, Vol. 1, Núm. 1 (September 2018) , art. 015002, ISSN 2515-7639

DOI: 10.1088/2515-7639/aad02a

14 p, 1.8 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats