Afstembare kvanteanomale Hall-effekter i van der Waals heterostrukturer

Den quantum anomalous Hall-effekt (QAHE) har unikke fordele i topotroniske applikationer, men at realisere QAHE med justerbare magnetiske og topologiske egenskaber til at bygge funktionelle enheder er stadig en vigtig videnskabelig udfordring. Gennem beregninger af de første principper har forskere forudsagt et kandidatmateriale, der opfylder disse krav.

Det relaterede arbejde blev for nylig offentliggjort i National Science Review under titlen "Tunable quantum anomalous Hall effects in ferromagnetic van der Waals heterostructures."

Professorerne Wenhui Duan og Yong Xu fra Tsinghua Universitys Institut for Fysik er de med-korresponderende forfattere af papiret. Postdoc Feng Xue, tilknyttet både Institut for Fysik ved Tsinghua University og Beijing Academy of Quantum Information Sciences, er den første forfatter.

Yderligere medforfattere inkluderer professor Ruqian Wu fra University of California, Irvine, professor Ke He fra Tsinghua University, lektor Yusheng Hou fra Sun Yat-sen University, doktorand Zhe Wang fra Fudan University og doktorand Qiming Xu fra Tsinghua University .

Den kvanteanomale Hall-effekt er et topologisk fænomen karakteriseret ved fremkomsten af ​​kvantiseret Hall-konduktans uden et eksternt magnetfelt, hvilket rummer et betydeligt potentiale for næste generations elektroniske enheder. Gennem systematiske første-principper-beregninger forudsiger forskerholdet, at QAHE induceret af både in-plan og out-of-plan magnetisering kan opnås inden for et enkelt materialesystem sammensat af van der Waals koblet Bi og MnBi₂ Te₄ monolag.

Ved at påføre spænding, magnetisk felt eller vride materialerne kan væsentlige ændringer i systemets magnetiske og topologiske egenskaber induceres, hvilket resulterer i meget afstembare QAHE-tilstande. Denne undersøgelse giver ikke kun en praktisk materialeplatform for topologisk elektronik, men åbner også nye veje for yderligere eksperimentel og teoretisk udforskning af den kvante-anomale Hall-effekt.

Flere oplysninger: Feng Xue et al., Tunable quantum anomalous Hall effects in ferromagnetic van der Waals heterostructures, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad151

Leveret af Science China Press