通过层间磁耦合实现二维反磁性双层材料中双重霍尔效应的量子几何工程
介观与纳米尺度物理
2025-03-06 v1 材料科学
摘要
量子几何与磁序之间的相互作用为设计下一代纳米器件提供了新策略。本文表明，在二维 CoPSe3 双层材料中，层间磁耦合可实现对量子几何机制的精确控制，从而实现双重本征霍尔效应。我们的第一性计算结果表明，反变磁 (AM) 相表现出约为46 S/cm的巨型各向异性异常霍尔效应 (AHE)，由Berry曲率在普通k点处局部化引起；而PT对称反磁性 (AFM) 相则表现出约为160 μS/V的本征二阶非线性异常霍尔效应 (NAHE)，源于在高对称k点处的量子度量积累。通过调节层间磁耦合，我们实现了两种相之间的可逆切换，利用其不同的能带结构和对称性约束。AM相中Néel矢依赖的AHE以及AFM相中受对称性保护的NAHE，凸显了量子几何作为操控传输性质的灵活工具。本工作表明，二维反磁性材料是一种适用于多功能器件架构的有前景平台，能够通过量子几何工程将线性和非线性磁电响应通过精心设计的手段相互桥接。
引用
@article{arxiv.2503.03143,
title = {Quantum Geometric Engineering of Dual Hall Effects in 2D Antiferromagnetic Bilayers via Interlayer Magnetic Coupling},
author = {Zhenning Sun and Tao Wang and Hao Jin and Xinru Li and Yadong Wei and Jian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03143},
year = {2025}
}