量子反常霍尔绝缘体中边缘电流手性的电学开关

量子反常霍尔（QAH）绝缘体是一种拓扑物质态，其内部绝缘但电流沿样品边缘流动，方向为顺时针（右手）或逆时针（左手），由自发磁化方向决定。这种手性边缘电流（CEC）消除了任何背散射，产生量子化霍尔电阻和零纵向电阻。在本工作中，我们制备了介观QAH三明治（即磁性拓扑绝缘体（TI）/TI/磁性TI）霍尔条器件，并通过施加电流脉冲和适当控制的栅极电压，利用自旋轨道转矩（SOT）成功实现了QAH绝缘体中CEC手性的切换。在SOT切换前后，通过四端和三端测量展示了具有相反CEC手性的良好量子化QAH态。我们的理论计算表明，实现磁化切换的SOT可由QAH绝缘体中的体载流子和表面载流子共同产生，与实验观测吻合良好。电流脉冲诱导的QAH绝缘体CEC手性切换不仅将增进我们对磁性与拓扑态之间相互作用的认识，也将推动在概念验证的节能电子与自旋电子器件以及量子信息应用中对QAH态的简便即时操控。