Гетероструктуры Cr-содержащая ферромагнитная пленка – топологический изолятор, как перспективные материалы для реализации квантового аномального эффекта Холла

В настоящей работе мы представляем результаты теоретического исследования двух гетероструктур, состоящих из подложки топологического изолятора Bi$_2$Se$_3$ и тонкой пленки ферромагнитного изолятора CrI$_3$ или CrBi$_2$Se$_4$ . Рассчитанный электронный спектр свидетельствует о том, что в обеих гетероструктурах реализуется квантовый аномальный эффект Холла, с величиной расщепления топологического поверхностного состояния 19 и 92 мэВ для CrI$_3$ /Bi$_2$Se$_3$ и CrBi$_2$Se$_4$ /Bi$_2$Se$_3$ , соотвественно. Показано, что основное влияние на величину энергетической щели оказывает степень локализации волновой функции топологического состояния в ферромагнитной пленке, которая зависит от величины и ширины интерфейсного барьера на границе раздела подложки и ферромагнитного материала. В случае системы CrBi$_2$Se$_4$ /Bi$_2$Se$_3$ как величина, так и ширина барьера подобны таковым характеристикам ван-дер-ваальсового барьера в объемном Bi$_2$Se$_3$ .