磁性衬底驱动多谷拓扑态的导向设计:在高温下的潜在应用
材料科学
2025-01-09 v1
摘要
基于谷自由度的谷拓扑相提供了丰富的可调功能奇异量子态。本工作中,通过构建锗烯(硅烯、锡烯)与多种磁性衬底的异质结构,我们系统研究了自旋轨道耦合(SOC)强度、磁化方向以及堆叠方式等关键调控因素,这些因素共同决定了多种谷拓扑特征。我们提出了一套全面的指导原则,用于通过设计与调制衬底磁性来高效操控这些特征。具体而言,增强磁性衬底的 SOC 强度可促进一系列具有不同陈数的拓扑相变,许多体系表现出从量子谷霍尔态到量子反常霍尔(QAH)态的转变。此外,在中等 SOC 强度范围内,旋转衬底面内磁化方向可实现陈数与手性的可调。进一步,磁性衬底的反铁磁耦合可诱导具有显著谷能隙的谷 QAH 态,利用其高居里温度(TC)有望在更高温度下实现多种可调磁性拓扑。我们的研究为可在高温条件下工作的自旋电子学与谷电子学器件的设计与调控提供了一种直接而有效的策略。
引用
@article{arxiv.2501.04569,
title = {Designing Guidance for Multiple Valley-based Topological States Driven by Magnetic Substrates: Potential Applications at High Temperatures},
author = {Xiyu Hong and Zhe Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.04569},
year = {2025}
}