通过反铁磁交换实现的鲁棒亚热离子拓扑晶体管作用

屈曲二维 Xenes 中的拓扑量子场效应转变有可能被设计用来实现亚热离子晶体管工作，并耦合无耗散导通态传导。利用这一点的实质性器件设计策略将需要深入探究无耗散拓扑相与带绝缘体相之间量子场效应转变的物理。在研究工作可行的器件结构时，我们揭示了由实现此种转变的栅控机制所带来的基本亚阈值极限，从而强调了在材料与器件结构上进行创新的必要性。详述与量子自旋霍尔效应相变相关的复杂能带平移物理，表明以牺牲无耗散导通态传导为代价，可以设计一种击败热离子极限的栅控策略。随后证明，通过邻近耦合在材料中引入的面外反铁磁交换可激发量子自旋-谷霍尔相与自旋量子反常霍尔相之间的转变，这最终可确保导通态的拓扑鲁棒性，同时超越热离子极限。因此，我们的工作阐明了使用量子材料构建拓扑晶体管的操作标准，这些晶体管可克服玻尔兹曼暴政，同时保持拓扑鲁棒性。