四层 MnBi2Te4 反铁磁体中层间铁电极化调制的反常霍尔效应
材料科学
2024-02-21 v1
摘要
范德华 (vdW) 组装可以有效调制二维 (2D) 材料的对称性，从而最终决定其物理性质。特别令人感兴趣的是，通过适当的 vdW 组装引入铁电极化，能够实现 2D 材料 novel 的电子、磁性和输运性质。四层反铁磁 MnBi2Te4 (F-MBT) 为探索铁电极化对纳米材料磁序和拓扑输运性质的影响提供了一个绝佳平台。在此，通过对称性分析和密度泛函理论计算，分析了 F-MBT 上的铁电界面效应对磁序、反常霍尔效应 (AHE) 甚至量子反常霍尔效应 (QAHE) 的影响。F-MBT 中的层间铁电极化通过赋予磁电耦合，有效地破坏了 F-MBT 的 PT 对称性（中心反演 (P) 和时间反演 (T) 的组合对称性），并稳定了一种特定的反铁磁序，该序在 F-MBT 中包含一个铁磁界面。我们预测，在 F-MBT 的顶部或底部界面工程化层间极化，可以将 F-MBT 从平凡绝缘体转换为陈绝缘体。中间界面处铁电极化的翻转会导致量子反常霍尔电流方向的逆转。此外，顶部和底部界面的层间极化可以沿同一方向排列，极化方向的翻转也会逆转反常霍尔电流的方向。总体而言，我们的工作突出了通过 vdW 组装在二维 vdW 四层反铁磁体中出现的量子输运现象。这些现象在块体或以类块体堆叠形式的 MnBi2Te4 薄膜中是不存在的。
引用
@article{arxiv.2402.12603,
title = {Interlayer ferroelectric polarization modulated anomalous Hall effects in four-layer MnBi2Te4 antiferromagnets},
author = {Ziyu Niu and Xiang-Long Yu and Dingfu Shao and Xixiang Jing and Defeng Hou and Xuhong Li and Jing Sun and Junqin Shi and Xiaoli Fan and Tengfei Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.12603},
year = {2024}
}