二维反铁磁 MnBr 中的多场可调能谷劈裂和反常能谷霍尔效应

相比于通过打破时间反演对称性和自旋轨道耦合实现反常能谷霍尔效应的铁磁材料，具有空间反演和时间反演（PT）联合对称性的反铁磁材料很少被报道实现反常能谷霍尔效应。在这里，我们预测反铁磁单层 MnBr 具有自发能谷极化。通过分析有效哈密顿量，价带最大值在 K 和 K' 点的能谷劈裂为 21.55 meV，来源于 Mn-dx2-y2 轨道。重要的是，单层 MnBr 在整个动量空间中具有零贝里曲率，但具有非零的自旋-层锁定贝里曲率，这为反常能谷霍尔效应提供了条件。此外，能谷劈裂的大小可以通过在位关联、应变、磁化旋转、电场和内置电场显著调谐。电场和内置电场通过打破 P 对称性诱导自旋劈裂。因此，可以在 MnBr 中观察到自旋-层锁定的反常能谷霍尔效应。更引人注目的是，铁电衬底 Sc2CO2 可以调谐单层 MnBr 以实现从金属到能谷极化半导体的转变。我们的发现不仅扩展了反常能谷霍尔效应的实现，而且为设计低功耗和非易失性能谷电子学器件提供了一个平台。