Le couplage entre les structures de bandes topologiques et le magnétisme offre de nouvelles voies pour générerde nouveaux états quantiques topologiques, tels que l’effet Hall quantique anormal QAHE, les isolants axioniques ou les semi-métaux de Weyl magnétiques, et pour contrôler les quasi-particules avec la modification des textures magnétiques. Dans les isolants topologiques magnétiques dilués, tels que les systèmes (Bi, Sb)2Te3 dopés au Cr- ou au V, le QAHE n'est cependant observé qu'en dessous de 1K. Au contraire, les isolants topologiques magnétiques intrinsèques (IMTI), aux propriétés magnétiques plus homogènes, offrent de nouvelles perspectives, à la fois pour augmenter les températures de fonctionnement, mais aussi pour ajouter une symétrie spécifique à l'ordre magnétique pouvant ainsi modifier la topologie des structures de bandes, en plus de la brisure de symétrie introduite par le champ d’echange. Dans ce travail, nous étudions les propriétés de magnéto-transport d’isolants topologiques antiferromagnétiques de la famille [MnBi2Te4][Bi2Te3]n, des empilements à liaisons van der Waals où des couches ferromagnétiques 2D homogènes avec une anisotropie magnétique perpendiculaire sont couplées par uneinteraction d'échange antiferromagnétique, soit directement (n=0), soit via des espaceurs non-magnétiques (n>0). Une étude comparative de MnBi2Te4(n=0) et MnBi4Te7(n=1) révèle une évolution vers le régime de couplage faible dès qu’un plan Bi2Te3 est ajouté à la structure. Alors que MnBi2Te4est un antiferromagnétique de type A, avec des transitions de spin-flop typiques, MnBi4Te7présente un comportement métamagnétique à basse température (ensemble de ferromagnétiques 2D), uniquement induit par l'anisotropie dominante et associé à des transitions de spin-flip à champs faibles, avec des propriétés similaires à celles d’une phase ferromagnétique douce. Ces différences sont bien reproduites par un modèle de Stoner-Wohlfarth à deux couches ferromagnétiques à anisotropie perpendiculaure couplées par un champ d’échange, révélant en particulier l'importance du rapport K/J, soit l’amplitude relative de l'anisotropie magnétique K au couplage d'échange inter-couche J, afin de décrire les différents comportements magnétiques. L'anisotropie est un paramètre essentielpour stabiliser l'aimantation des isolants topologiques magnétiques, avec la possibilité d’obtenir un état rémanent entièrement aimanté en dessous de leur température de blocage (TB~5K pour MnBi4Te7), suggèrant ainsi une nouvelle voie pour réaliser le QAHE à des températures de fonctionnement plus élevées.

http://www.spintec.fr/magneto-transport-properties-of-antiferromagnetic-topological-insulators-mnbi2te4-and-mnbi4te7/