We demonstrate the van der Waals epitaxy of the topological insulator compound Bi2Te3 on the ferromagnetic insulator Cr2Ge2Te6. The layers are oriented with (001)Bi2Te3||(001)Cr2Ge2Te6 and (110)Bi2Te3||(100)Cr2Ge2Te6. Cross-sectional transmission electron microscopy indicates the formation of a sharp interface. At low temperatures, bilayers consisting of Bi2Te3 on Cr2Ge2Te6 exhibit a large anomalous Hall effect (AHE). Tilted field studies of the AHE indicate that the easy axis lies along the c-axis of the heterostructure, consistent with magnetization measurements in bulk Cr2Ge2Te6. The 61 K Curie temperature of Cr2Ge2Te6 and the use of near-stoichiometric materials may lead to the development of spintronic devices based on the AHE.
References
1.
M. Z.
Hasan
and C. L.
Kane
, Rev. Mod. Phys.
82
, 3045
(2010
).2.
R.
Yu
, W.
Zhang
, H.-J.
Zhang
, S.-C.
Zhang
, X.
Dai
, and Z.
Fang
, Science
329
, 61
(2010
).3.
D.
Kim
, S.
Cho
, N. P.
Butch
, P.
Syers
, K.
Kirshenbaum
, S.
Adam
, J.
Paglione
, and M. S.
Fuhrer
, Nat. Phys.
8
, 459
(2012
).4.
Y. L.
Chen
, J.-H.
Chu
, J. G.
Analytis
, Z. K.
Liu
, K.
Igarashi
, H.-H.
Kuo
, X. L.
Qi
, S. K.
Mo
, R. G.
Moore
, D. H.
Lu
, M.
Hashimoto
, T.
Sasagawa
, S. C.
Zhang
, I. R.
Fisher
, Z.
Hussain
, and Z. X.
Shen
, Science
329
, 659
(2010
).5.
C.-Z.
Chang
, J.
Zhang
, X.
Feng
, J.
Shen
, Z.
Zhang
, M.
Guo
, K.
Li
, Y.
Ou
, P.
Wei
, L.-L.
Wang
, Z.-Q.
Ji
, Y.
Feng
, S.
Ji
, X.
Chen
, J.
Jia
, X.
Dai
, Z.
Fang
, S.-C.
Zhang
, K.
He
, Y.
Wang
, L.
Lu
, X.-C.
Ma
, and Q.-K.
Xue
, Science
340
, 167
(2013
).6.
J. G.
Checkelsky
, R.
Yoshimi
, A.
Tsukazaki
, K. S.
Takahashi
, Y.
Kozuka
, J.
Falson
, M.
Kawasaki
, and Y.
Tokura
, “Trajectory of anomalous Hall effect toward the quantized state in a ferromagnetic topological insulator
,” Nat. Phys.
(in press); e-print arXiv:1406.7450.7.
X.
Kou
, S.-T.
Guo
, Y.
Fan
, L.
Pan
, M.
Lang
, Y.
Jiang
, Q.
Shao
, T.
Nie
, K.
Murata
, J.
Tang
, Y.
Wang
, L.
He
, T.-K.
Lee
, W.-L.
Lee
, and K. L.
Wang
, e-print arXiv:1406.0106.8.
Q. I.
Yang
, M.
Dolev
, L.
Zhang
, J.
Zhao
, A. D.
Fried
, E.
Schemm
, M.
Liu
, A.
Palevski
, A. F.
Marshall
, S. H.
Risbud
, and A.
Kapitulnik
, Phys. Rev. B
88
, 081407
(2013
).9.
J.-M.
Zhang
, W.
Ming
, Z.
Huang
, G.-B.
Liu
, X.
Kou
, Y.
Fan
, K. L.
Wang
, and Y.
Yao
, Phys. Rev. B
88
, 235131
(2013
).10.
A.
Kandala
, A.
Richardella
, D. W.
Rench
, D. M.
Zhang
, T. C.
Flanagan
, and N.
Samarth
, Appl. Phys. Lett.
103
, 202409
(2013
).11.
P.
Wei
, F.
Katmis
, B. A.
Assaf
, H.
Steinberg
, P.
Jarillo-Herrero
, D.
Heiman
, and J. S.
Moodera
, Phys. Rev. Lett.
110
, 186807
(2013
).12.
V.
Carteaux
, D.
Brunet
, G.
Ouvrard
, and G.
Andre
, J. Phys. Condens. Matter
7
, 69
(1995
).13.
H.
Ji
, R. A.
Stokes
, L. D.
Alegria
, E. C.
Blomberg
, M. A.
Tanatar
, A.
Reijnders
, L. M.
Schoop
, T.
Liang
, R.
Prozorov
, K. S.
Burch
, N. P.
Ong
, J. R.
Petta
, and R. J.
Cava
, J. Appl. Phys.
114
, 114907
(2013
).14.
D.-X.
Qu
, Y. S.
Hor
, J.
Xiong
, R. J.
Cava
, and N. P.
Ong
, Science
329
, 821
(2010
).15.
B. L. Y.
Feutelais
, Mater. Res. Bull.
28
, 591
(1993
).16.
L. D.
Alegria
, M. D.
Schroer
, A.
Chatterjee
, G. R.
Poirier
, M.
Pretko
, S. K.
Patel
, and J. R.
Petta
, Nano Lett.
12
, 4711
(2012
).17.
K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, S. V.
Morozov
, D.
Jiang
, Y.
Zhang
, S. V.
Dubonos
, I. V.
Grigorieva
, and A. A.
Firsov
, Science
306
, 666
(2004
).18.
J. G.
Checkelsky
, Y. S.
Hor
, R. J.
Cava
, and N. P.
Ong
, Phys. Rev. Lett.
106
, 196801
(2011
).19.
G.
Bergmann
, Phys. Rep.
107
, 1
(1984
).20.
J. G.
Checkelsky
, M.
Lee
, E.
Morosan
, R. J.
Cava
, and N. P.
Ong
, Phys. Rev. B
77
, 014433
(2008
).21.
J. S.
Lee
, A.
Richardella
, D. W.
Rench
, R. D.
Fraleigh
, T. C.
Flanagan
, J. A.
Borchers
, J.
Tao
, and N.
Samarth
, Phys. Rev. B
89
, 174425
(2014
).22.
N.
Nagaosa
, J.
Sinova
, S.
Onoda
, A. H.
MacDonald
, and N. P.
Ong
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1539
(2010
).23.
Y. S.
Hor
, P.
Roushan
, H.
Beidenkopf
, J.
Seo
, D.
Qu
, J. G.
Checkelsky
, L. A.
Wray
, D.
Hsieh
, Y.
Xia
, S.-Y.
Xu
, D.
Qian
, M. Z.
Hasan
, N. P.
Ong
, A.
Yazdani
, and R. J.
Cava
, Phys. Rev. B
81
, 195203
(2010
).24.
P. P. J.
Haazen
, J.-B.
Lalo
, T. J.
Nummy
, H. J. M.
Swagten
, P.
Jarillo-Herrero
, D.
Heiman
, and J. S.
Moodera
, Appl. Phys. Lett.
100
, 082404
(2012
).25.
J. S.
Kim
, S. S. A.
Seo
, M. F.
Chisholm
, R. K.
Kremer
, H.-U.
Habermeier
, B.
Keimer
, and H. N.
Lee
, Phys. Rev. B
82
, 201407
(2010
).26.
F.
Yang
, A. A.
Taskin
, S.
Sasaki
, K.
Segawa
, Y.
Ohno
, K.
Matsumoto
, and Y.
Ando
, Appl. Phys. Lett.
104
, 161614
(2014
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.