近日，我系李渭副教授、徐勇副教授与机械学院的吴扬副研究员等合作，利用扫描隧道显微镜（STM）研究了磁性拓扑绝缘体MnBi₂Te₄的表面电子结构，发现表面具有分层的磁结构，工作以“Electronic States and Magnetic Response of MnBi₂Te₄ by Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy”为题，于4月21日在线发表在Nano Letters上。

       拓扑绝缘体、拓扑晶体绝缘体和外尔半金属等拓扑量子材料具有与对称性相关的拓扑不变量决定的奇异特性，如磁性掺杂拓扑绝缘体的量子反常霍尔效应等等，是近年来凝聚态物理的一个热点研究方向。近期，我系薛其坤/何珂团队与段文晖/徐勇团队合作，首次在实验上发现了一种新的内秉磁性拓扑绝缘体材料−MnBi₂Te₄，王亚愚/张金松团队在其中观测到了量子反常霍尔效应态和轴子绝缘体态，这是由于时间反演对称性破缺会在拓扑表面态的狄拉克点处打开能隙所致，在国际上受到了广泛关注。

       利用低温扫描隧道显微镜技术，薛其坤/李渭研究团队对解理的MnBi₂Te₄单晶表面的电子结构进行了系统的研究。他们通过准粒子干涉实验发现，电子的散射方向、色散关系与测量及理论计算结果不一致，隧道谱也没有展示出预期的磁场和温度响应。在此基础上他们提出了MnBi₂Te₄分层结构模型，即解离后样品的表面态波函数并未延展到最外层原子，面外反铁磁结构位于表面几纳米以下。受限于探测深度，不同实验手段的测量实际上反映的是样品不同深度处的性质，这一模型很好地解释了STM和ARPES等表面敏感技术与电学输运测量的差异。此外，他们观察到费米能附近态密度具有很大的空间不均匀性，这也解释了微观测量和和宏观测量手段所获得数据的差异。

图1 MnBi₂Te₄分层结构模型与准粒子干涉实验结果

       物理系李渭副教授、薛其坤教授为文章的共同通讯作者，博士生袁永浩、王心童、李昊和李佳恒为共同第一作者，合作者还包括王亚愚教授、段文晖教授和何珂教授等。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委员会、北京未来芯片技术高精尖创新中心等的资助。

       附文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c00031