通过晶格有序性实现可调量子异常哈德效应：基于零磁化的自旋分裂反亚磁体
介观与纳米尺度物理
2024-10-23 v1 材料科学
摘要
量子异常哈德 (Quantum anomalous Hall, QAH) 效应为自旋输运提供无耗散的手性通道，被视为未来低功耗量子计算的重要候选方案。自旋分裂带结构是实现拓扑系统QAH效应的关键，传统观点认为铁磁有序是调制Chern数不可或缺的手段。本文通过理论推导，挑战这一认知，提出在零磁化的自旋分裂反亚磁体中实现可调QAH效应的概念。由于自旋分裂源于晶格环境的交替变化，Chern数不仅可通过常规磁有序方式调制，更可由晶格有序方式实现，从而为QAH效应的调控开辟了额外维度。我们以二维 MnBi2Te4 (MBT) 单层片段（even septuple layers, SLs）为例，这是一种典型的轴子绝缘体，具有完全磁化补偿。通过层间旋转和平移操作，MBT中磁化方向相反的亚格子不再由反演或镜像对称性相连，从而实现向QAH绝缘体的相变。二维材料的灵活堆叠使我们能够通过晶格设计实现Chern数的可逆调制。本工作从根本上揭示了自旋分裂反亚磁体中晶格序相关的QAH效应，这将推动基于QAH效应器件向高可控性、高集成密度和高运行速度发展。
引用
@article{arxiv.2410.16587,
title = {Tunable Quantum Anomalous Hall Effect via Crystal Order in Spin-Splitting Antiferromagnets},
author = {Wenxuan Zhu and Hua Bai and Lei Han and Feng Pan and Cheng Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.16587},
year = {2024}
}
备注
22 pages, 4 figures