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补偿反铁磁体中陈数可调的量子反常霍尔效应

介观与纳米尺度物理 2025-07-08 v2

摘要

我们提出在无净自旋磁化的二维补偿反铁磁体中实现量子反常霍尔效应。以反铁磁MnBi2_2Te4_4为具体实例。通过打破偶数层MnBi2_2Te4_4的宇称-时间(PT\mathcal{PT})对称性,我们发现该系统可以具有非零陈数的量子反常霍尔效应。我们表明,通过控制反铁磁自旋构型,例如打破PT\mathcal{PT}对称性的下/上/上/下,四层MnBi2_2Te4_4可以具有陈数C=1\mathcal{C}=-1。这种自旋构型可以通过固定表面自旋取向来稳定。此外,通过调节轨道能量和垂直电场,我们发现丰富的量子反常霍尔效应相,陈数可调为C=1,2,3|\mathcal{C}|=1, 2, 3。另外,我们揭示边缘态是层选择的,主要位于底层和顶层的边界。我们的工作不仅提出了在无净自旋磁化的反铁磁体中实现陈数可调量子反常霍尔效应的方案,还为层选择无耗散输运器件提供了平台。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.13305,
  title  = {Chern Number Tunable Quantum Anomalous Hall Effect in Compensated Antiferromagnets},
  author = {Wenhao Liang and Jiaqi An and Zeyu Li and Yafei Ren and Zhenhua Qiao and Qian Niu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.13305},
  year   = {2025}
}