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二维反磁性铁氧卤化物:实现 Chern 拓扑与 Valley-Spin-Lattice 耦合

材料科学 2026-01-22 v3 介观与纳米尺度物理

摘要

反磁性材料是一类新型共线磁性材料,具有独特的自旋能带结构,但在固有反磁性系统中发现拓扑绝缘体状态仍属稀有。本文鉴定了单层 Fe2X2O\mathrm{Fe_2X_2O}XX = Cl, Br, I)为新的 2D 反磁性实 Chern 绝缘体。这些材料表现出稳健的 dd 型反磁性有序,具有半导体能隙和每个自旋通道的非零实 Chern 数,产生自旋极化的拓扑角落模式。它们还具备自旋极化的山谷特性,存在强烈的反磁性-山谷-自旋-晶格耦合,使其可通过线性二色性和应变诱导的山谷极化实现山谷选择激发。在多铁性 Fe2Cl2O\mathrm{Fe_2Cl_2O} 中,磁性与铁锈性共存,施加应变可切换 Néel 矢量。上述发现将 2D 铁氧卤化物定位为探索反磁性和磁性拓扑态的有前景的平台,适用于自旋器件和山谷器件。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.12748,
  title  = {Two-Dimensional Altermagnetic Iron Oxyhalides: Real Chern Topology and Valley-Spin-Lattice Coupling},
  author = {Yong-Kun Wang and Si Li and Shengyuan A. Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.12748},
  year   = {2026}
}

备注

24 pages, 5 figures