来自凿台亚磁性共轨序的大 Chern 数量量子异常哈尔效应：基于 Kagome 格子中的 d 电子系统

考虑具有 d 轨道对称性的电子与 Kagome 格子上局域非共轨亚磁性自旋序的相互作用。即使在无外部磁场、无自旋轨道耦合或相对论效应的情况下，自旋纹理仍会产生非平凡的本征 Berry 曲率。这为 d 系统中的量子异常哈尔效应开辟了途径。对于具有垂直分量的自旋序，标量自旋磁性是有限的，Berry 曲率在 Brillouin 区的积分可能以 $e^2/h$ 的单位得到整数哈尔电导率。这种可倾斜配置可导致在费米能级位于非平凡隧穿带内时，最大可能的 Chern 数 $C=\pm 5$。该效应最适用于——但不局限于——各向同性 $d$ 电子 hopping 和退化 $d$ 能级。在这种情况下，可获得解析表达式，指向该最大 $C$ 表现的拓扑本质。数值计算表明，这些发现对 hopping 积分中的某些各向异性以及 $d$ 能级的适度分裂具有较强的鲁棒性。可通过调节 onsite 能量将 $C=\pm 5$ 台阶分割为具有更小整数的 Chern 峰。通过翻转自旋序的垂直分量，可驱动哈尔台阶之间于相反 $C$ 值的拓扑相变，暗示了该系统在量子信息方面的潜力。