范德华异质结构中的可调谐量子反常霍尔效应
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2024-05-21 16:13:30
摘要 量子反常霍尔效应(QAHE)在拓扑电子应用中具有独特的优势，但实现具有可调谐磁性和拓扑特性的QAHE以构建功能器件仍然是一个关键的科学挑战。...
量子反常霍尔效应(QAHE)在拓扑电子应用中具有独特的优势，但实现具有可调谐磁性和拓扑特性的QAHE以构建功能器件仍然是一个关键的科学挑战。通过第一原理计算，研究人员预测了满足这些要求的候选材料。相关工作近期以“铁磁范德华异质结构中的可调谐量子反常霍尔效应”为题发表在《国家科学评论》(NSR)上。清华大学物理系段文辉教授和徐勇教授为该论文的共同通讯作者。清华大学物理系和北京量子信息科学研究院的博士后薛峰为第一作者。其他共同作者包括加州大学欧文分校吴汝谦教授、清华大学何柯教授、中山大学侯育生副教授、复旦大学博士生王哲和清华大学博士生徐启明。
量子反常霍尔效应是一种拓扑现象，其特征是在没有外部磁场的情况下出现量子化霍尔电导，为下一代电子设备提供了巨大的潜力。通过系统的第一性原理计算，研究小组预测，由面内和面外磁化引起的QAHE可以在由范德华耦合的Bi和MnBi 2 Te 4单层组成的单一材料系统内实现(图a) )。通过施加应变、磁场或扭转材料，可以引起系统的磁性和拓扑特性发生显着变化，从而产生高度可调的 QAHE 状态(图 b)。该研究不仅为拓扑电子学提供了实用的材料平台，而且为量子反常霍尔效应的进一步实验和理论探索开辟了新的途径。
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