二维反铁磁 NiTl$_2$S$_4$ 单层中依赖于自旋取向的拓扑态
介观与纳米尺度物理
2019-04-29 v1 材料科学
摘要
由非平庸磁构型产生的物质拓扑态有助于更好地理解固体材料的物理性质与功能。此类研究受益于任意固体中自旋取向的主动调控，而这在二维（2D）极限下已知极少发生。本文通过第一性原理计算证明，在几何受阻的单层反铁磁体中可出现依赖于自旋取向的拓扑态。通过改变 NiTl2S4 单层中的自旋取向，可获得包括量子反常霍尔（QAH）效应和破缺时间反演对称（TRS）的量子自旋霍尔（QSH）效应在内的不同拓扑态。值得注意的是，拉伸的 nc-AFM NiTl2S4 单层产生了 QAH 效应，其具有迄今报道的二维材料中最大数量的量子化导电通道（陈数 C = -4）。有趣的是，在可调化学势下，nc-AFM NiTl2S4 单层承载一种支持 QAH 与破缺 TRS 的 QSH 效应共存的新奇态，其陈数 C = 3，自旋陈数 C_s = 1。该工作通过操控自旋自由度，展示了面向二维反铁磁体中拓扑自旋电子学的一个有前景的概念与材料实现。
引用
@article{arxiv.1904.11735,
title = {Spin-Orientation Dependent Topological States in Two-Dimensional Antiferromagnetic NiTl$_2$S$_4$ Monolayers},
author = {Jian Liu and Sheng Meng and Jia-Tao Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.11735},
year = {2019}
}