First principles study of the electronic structure of the Ni2MnIn/InAs and Ti2MnIn/InSb interfaces

自旋电子学 凝聚态物理 磁矩 自旋极化 费米能级 材料科学 密度泛函理论 磁性半导体 马约拉纳 铁磁性 物理 超导电性 量子力学 电子
作者
Brett Heischmidt,Maituo Yu,Derek Dardzinski,James C. Etheridge,Saeed Moayedpour,Vlad Pribiag,P. A. Crowell,Noa Marom
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:7 (2) 被引量:3
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.7.026203
摘要

We present a first principles study of the electronic and magnetic properties of epitaxial interfaces between the Heusler compounds, Ti<sub>2</sub>MnIn and Ni<sub>2</sub>MnIn, and the III-V semiconductors, InSb and InAs, respectively. We use density functional theory (DFT) with a machine-learned Hubbard U correction determined by Bayesian optimization. Here, we evaluate these interfaces for prospective applications in Majorana-based quantum computing and spintronics. In both interfaces, states from the Heusler penetrate into the gap of the semiconductor, decaying within a few atomic layers. The magnetic interactions at the interface are weak and local in space and energy. Magnetic moments of less than 0.1 µB are induced in the two atomic layers closest to the interface. The induced spin polarization around the Fermi level of the semiconductor decays within a few atomic layers. The decisive factor for the induced spin polarization around the Fermi level of the semiconductor is the spin polarization around the Fermi level in the Heusler, rather than the overall magnetic moment. As a result, the ferrimagnetic narrow-gap semiconductor Ti<sub>2</sub>MnIn induces a more significant spin polarization in the InSb than the ferromagnetic metal Ni<sub>2</sub>MnIn induces in the InAs. This is explained by the position of the transition metal d states in the Heusler with respect to the Fermi level. Based on our results, these interfaces are unlikely to be useful for Majorana devices but could be of interest for spintronics.
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