米烁，郭剑锋，王欢，夏天龙，程志海*

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202205015

引用格式：S.Mi, J.Guo,H.Wang,T.Xia，Z.Cheng，Scanning Kelvin Probe Microscopy Study of Magnetic Topological Insulators MnBi₂Te₄(Bi₂Te₃)_n, Chin. J. Vac. Sci. Tech, 42, 8,584-591(2022)

拓扑物质态是21世纪以来凝聚态物理领域最重要的前沿课题之一。近年来，人们发现在拓扑材料中表现出量子反常霍尔效应、拓扑磁电效应、近邻效应以及轴子绝缘体等新奇的量子现象，该材料在研究新兴电子学、反铁磁自旋电子学、Weyl半金属、二维铁磁性等领域都有着广阔的应用前景，极大地丰富了凝聚态物理的研究内容。虽然拓扑物质态的探索取得了巨大成功，但是目前主要研究成果集中在非磁性拓扑物质态方面。而磁性拓扑绝缘体的研究尚处于初始阶段，需要人们进一步去探索和研究。以MnBi₂Te₄为代表的本征磁性拓扑绝缘体的发现拉开了研究磁性拓扑物质态的序幕，丰富的拓扑物态、独特的磁结构、极易剥离的层状结构使得MnBi₂Te₄(Bi₂Te₃)_n体系材料成为理想的观测和调控拓扑量子物态的平台，此体系材料中随着Bi₂Te₃层数n的增加层间反铁磁耦合会减弱，但其中的机理还未有相关的理论实验报道。该体系拓扑特性还与层厚奇偶性的有明显的依赖关系，使人们对其的研究兴趣从三维块体材料转向二维薄膜，已有研究表明在层数为6时的MnBi₂Te₄器件中观测到磁场驱动的轴子绝缘体-陈绝缘体相变。

在本文中应用扫描开尔文探针显微术(SKPM)，研究了MnBi₂Te₄(Bi₂Te₃)_n体系中解理面的表面电学性质，利用其表面电学性质分辨解理面类型，并进一步探究解理面在大气环境下的稳定性以及材料表面电势对磁性的影响。这项工作实现了在MnBi₂Te₄(Bi₂Te₃)_n体系材料中表面层类型的分辨，获得了不同表面的表面电学性质，并确定在大气环境下分辨表面层类型操作的可能性，还发现低温下表面电学性质对材料表面磁性表征的影响。希望此工作能够促进此体系薄层材料的磁性拓扑性质的研究，并能为其他类似本征磁性拓扑绝缘体的层状范德华材料的磁性研究提供了新思路。