Настраиваемые квантовые аномальные эффекты Холла в ферромагнитных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса
Посредством систематических расчетов исследовательская группа физиков предсказывает, что квантовый аномальный эффект Холла (QAHE), индуцированный как плоскостной, так и внеплоскостной намагниченностью, может быть достигнут в рамках единой материальной системы, состоящей из связанных монослоев Ван-дер-Ваальса Bi и MnBi2Te4. Применяя деформацию, магнитное поле или скручивая материалы, можно вызвать значительные изменения в магнитных и топологических свойствах системы, что приводит к легко настраиваемым состояниям QAHE. Это исследование не только обеспечивает практическую материальную платформу для топологической электроники, но и открывает новые пути для дальнейшего экспериментального и теоретического исследования квантового аномального эффекта Холла.
(а) Кристаллическая структура гетероструктуры Bi/MnBi2Te4 vdW.
(b) Схематическая диаграмма, показывающая контролируемый магнетизм и топологический фазовый переход в материале. Ориентация намагниченности (M i : i=x, y, z; красные стрелки) настраивается путем приложения напряжения (обозначено фиолетовыми стрелками) или магнитного поля. Состояния КАГ с управляемыми числами Черна реализуются путем изменения ориентации намагниченности или скручивания ВДВ-гетероструктуры.
Фото: Science China Press
Квантовый аномальный эффект Холла (QAHE) имеет уникальные преимущества в топотронных приложениях, но реализация QAHE с настраиваемыми магнитными и топологическими свойствами для создания функциональных устройств по-прежнему остается ключевой научной задачей. С помощью расчетов из первых принципов исследователи спрогнозировали возможный материал, отвечающий этим требованиям.
Соответствующая работа была недавно опубликована в журнале National Science Review под названием «Настраиваемые квантовые аномальные эффекты Холла в ферромагнитных гетероструктурах Ван-дер-Ваальса».
Профессора Вэньхуэй Дуань и Юн Сюй с факультета физики Университета Цинхуа являются соавторами статьи. Постдок Фэн Сюэ, сотрудник кафедры физики Университета Цинхуа и Пекинской академии квантовых информационных наук, является первым автором.
В число дополнительных соавторов входят профессор Рукиан Ву из Калифорнийского университета в Ирвайне, профессор Кэ Хэ из Университета Цинхуа, доцент Юшэн Хоу из Университета Сунь Ятсена, докторант Чжэ Ван из Университета Фудань и докторант Цимин Сюй из Университета Цинхуа.
Квантовый аномальный эффект Холла — топологическое явление, характеризующееся появлением квантованной проводимости Холла без внешнего магнитного поля, обладающее значительным потенциалом для электронных устройств следующего поколения. Посредством систематических расчетов из первых принципов исследовательская группа предсказывает, что QAHE, индуцированный как плоскостной, так и внеплоскостной намагниченностью, может быть достигнут в рамках единой материальной системы, состоящей из связанных монослоев Ван-дер-Ваальса Bi и MnBi2Te4.
Применяя деформацию, магнитное поле или скручивая материалы, можно вызвать значительные изменения в магнитных и топологических свойствах системы, что приводит к легко настраиваемым состояниям QAHE. Это исследование не только обеспечивает практическую материальную платформу для топологической электроники, но и открывает новые пути для дальнейшего экспериментального и теоретического исследования квантового аномального эффекта Холла.
