Den kvantanomala Hall-effekten (QAHE) har unika fördelar i topotroniska tillämpningar, men att förverkliga QAHE med inställbara magnetiska och topologiska egenskaper för att bygga funktionella enheter är fortfarande en viktig vetenskaplig utmaning. Genom första principberäkningar har forskare förutspått ett kandidatmaterial som uppfyller dessa krav.
Det relaterade arbetet publicerades nyligen i National Science Review under titeln "Tunable quantum anomalous Hall effects in ferromagnetic van der Waals heterostructures."
Professorerna Wenhui Duan och Yong Xu från Tsinghua Universitys institution för fysik är de medförfattare till artikeln. Postdoc Feng Xue, knuten till både Institutionen för fysik vid Tsinghua University och Beijing Academy of Quantum Information Sciences, är den första författaren.
Ytterligare medförfattare inkluderar professor Ruqian Wu från University of California, Irvine, professor Ke He från Tsinghua University, docent Yusheng Hou från Sun Yat-sen University, doktorand Zhe Wang från Fudan University och doktorand Qiming Xu från Tsinghua University .
Den kvantanomala Hall-effekten är ett topologiskt fenomen som kännetecknas av uppkomsten av kvantiserad Hall-konduktans utan ett externt magnetfält, vilket har betydande potential för nästa generations elektroniska enheter. Genom systematiska beräkningar av de första principerna förutspår forskargruppen att QAHE inducerad av både magnetisering i planet och utanför planet kan uppnås inom ett enda materialsystem som består av van der Waals kopplade Bi och MnBi2 Te4 monolager.
Genom att applicera påkänning, magnetfält eller vrida materialen kan betydande förändringar i de magnetiska och topologiska egenskaperna hos systemet induceras, vilket resulterar i mycket inställbara QAHE-tillstånd. Denna studie ger inte bara en praktisk materialplattform för topologisk elektronik utan öppnar också nya vägar för ytterligare experimentell och teoretisk utforskning av den kvantanomala Hall-effekten.
Mer information: Feng Xue et al, Tunable quantum anomalous Hall effects in ferromagnetic van der Waals heterostructures, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad151
Tillhandahålls av Science China Press
