MnBi₂Te₄外延薄膜中的本征与外源掺杂数据集

数据集内容： 本数据集聚焦本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi₂Te₄及Mn(Bi,Sb)₂Te₄外延薄膜的生长、缺陷调控、磁性和低温输运性质。数据内容包括MBE生长窗口优化、Mn/Bi反位缺陷导致的本征p–n型掺杂调控、Sb外源掺杂对费米能级、磁性和拓扑相变的影响，以及RHEED、XRD、AFM、XPS、SQUID和20mK低温Hallbar输运测量结果。论文明确指出该体系与量子反常霍尔态和轴子绝缘体态密切相关，并通过外延非平衡生长实现了MnBi₂Te₄薄膜晶体质量和缺陷工程的调控。 该数据集主要对应指标2.1和指标3.1。一方面，其核心是利用MBE制备高质量本征磁性拓扑材料MnBi₂Te₄家族单晶薄膜，并通过结构、形貌、成分和磁性表征优化生长条件，直接支撑指标2.1；另一方面，其包含20mK低温磁电输运、霍尔响应、缺陷掺杂和拓扑相变研究，支撑指标3.1。由于MnBi₂Te₄偶数层与轴子绝缘体态相关，该数据集支撑指标3.2；同时，其外延薄膜和低温器件表征内容也补充对应指标3.3。 采集方案： 研究采用分子束外延MBE方法在Al₂O₃衬底上生长单晶MnBi₂Te₄和Mn(Bi,Sb)₂Te₄薄膜。衬底在750℃退火30分钟后降至生长温度；生长温度Tsub在230–330℃范围内优化。Mn、Bi使用双灯丝蒸发源，Sb和Te使用热裂解源；所有薄膜采用共蒸发方法生长，无后退火。生长过程中使用RHEED原位监控并控制薄膜厚度为7个septuplelayers，生长速率约0.7–0.8septuplelayer/min。薄膜结构和表面形貌分别通过XRD和AFM在室温表征，Sb掺杂浓度通过XPS定量；磁性通过SQUID磁强计在1.8K、垂直磁场下测量；磁电输运测试中将薄膜加工为2mm×1mmHallbar，使用反应离子刻蚀和铟电极，在稀释制冷机中冷却至20mK，用SR865A锁相放大器进行交流测量，部分高阻样品采用Keithley2400直流测量。 采集地点：样品制备和低温输运测试主要在北京大学物理学院国际量子材料中心及相关平台完成；形貌表征在松山湖材料实验室和中国科学院物理研究所完成。 采集时间： 2022年-2023年 数据量： 1.31GB