由自旋翻转与自旋倾倒调制的反铁磁量子反常霍尔效应
材料科学
2025-08-13 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
MnBi2Te4中非平庸能带拓扑与层状反铁磁性之间的相互作用为探索物质的拓扑相开辟了新途径。代表性例子包括在奇数层和偶数层MnBi2Te4中观察到的量子反常霍尔效应和轴子绝缘体态，此时其上下表面分别具有平行和反平行的自旋排列。与范德华反铁磁序相关的丰富且复杂的自旋动力学预期将产生MnBi2Te4独有的新颖拓扑相和相变。在此，我们制备了一个由AlOx覆盖层保护的7七重层MnBi2Te4器件，使得能够在宽参数空间内研究反铁磁量子反常霍尔效应。通过调节栅极电压和垂直磁场，我们揭示了一连串可归因于自旋构型对电荷输运影响的量子相变。此外，我们发现面内磁场同时增强了表面态的矫顽场和交换能隙，这与铁磁量子反常霍尔态形成鲜明对比。我们提出这些奇特特征源于范德华反铁磁体固有的自旋翻转和自旋倾倒转变。MnBi2Te4中量子反常霍尔效应的多重可调谐性为拓扑反铁磁自旋电子学的潜在应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2405.08686,
title = {Antiferromagnetic Quantum Anomalous Hall Effect Modulated by Spin Flips and Flops},
author = {Zichen Lian and Yongchao Wang and Yongqian Wang and Yang Feng and Zehao Dong and Shuai Yang and Liangcai Xu and Yaoxin Li and Bohan Fu and Yuetan Li and Wanjun Jiang and Chang Liu and Jinsong Zhang and Yayu Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.08686},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 4 figures