反磁性拓扑绝缘体薄膜 EuSn2As2 中的量子度量非线性霍尔效应
材料科学
2025-02-26 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
电子的量子几何结构为理解材料中的量子效应提供了基本性见解。其中一个值得注意的表现是非线性霍尔效应（NLHE），该效应因其在低输入功率和高频率下克服半导体二极管固有限制的潜力而引起广泛关注。本研究利用密度泛函理论考察了源于量子几何张量实部（具体而言是量子度量）的NLHE，针对反磁性拓扑材料EuSn2As2进行研究。我们的计算预测，在具有对称性保护的单一Type-II表面狄拉克锥产生的偶数层二维薄膜中，能够实现显著的NLHE，其非线性霍尔电导率超过20 mA/V2——约为此前报道的水平的十倍。这种单一狄拉克带色散代表了产生NLHE的最简单模型，将EuSn2As2薄膜置于NLHE系统的氢原子中。此外，我们还观察到来自费米能级附近带边缘态的NLHE。我们的发现还表明，30%磷（P）掺杂可使非线性霍尔电导率翻倍。凭借其可调的显著NLHE，EuSn2As2薄膜在反磁性自旋电子学和整流器器件方面展现出广阔的应用前景。
引用
@article{arxiv.2502.16463,
title = {Quantum metric non-linear Hall effect in an antiferromagnetic topological insulator thin-film EuSn2As2},
author = {Hung-Ju Tien and Hsin Lin and Liang Fu and Tay-Rong Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.16463},
year = {2025}
}