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成果介紹

反常霍爾效應(AHE)是揭示磁性材料拓撲性質及其自旋織構的重要輸運特征。最近，MnBi₂Te₄已被證明是一種本征磁性拓撲絕緣體。然而，其有趣的AHE行為起源仍然難以捉摸。

有鑒于此，近日，復旦大學修發賢教授團隊在晶圓尺度的MnBi₂Te₄薄膜中展示了Berry曲率主導的本征AHE。通過施加反向電壓，本文觀察到7層MnB_i2Te₄的雙極性傳導和n-p躍遷，其中AHE電阻和縱向電阻之間的二次關系表明其本征的AHE性質。特別是，對于~3層MnBi₂Te₄，AHE標志可以從原始負調節到正。第一性原理計算揭示了這樣的AHE反轉源于相反極化的自旋少數占主導的表面態和自旋多數占主導的內帶之間的競爭Berry曲率。本文的研究結果揭示了本征AHE的潛在物理機制，并為非常規符號可調的AHE提供了新的視角。

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圖文導讀

圖1. (0001)-Al₂O₃襯底上14 SL MnBi₂Te₄薄膜的晶體結構和表征。

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圖2. Al₂O₃襯底上MnBi₂Te₄薄膜的反常霍爾絕緣體狀態

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圖3. SrTiO₃襯底上7 SL MnBi₂Te₄的本征Berry曲率主導的AHE。

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圖4. SrTiO₃襯底上~3 SL MnBi₂Te₄的AHE符號反轉。

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圖5. 奇數層MnBi₂Te₄的能帶結構和反?；魻栯妼?σ_xy^A)。

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文獻信息

Gate-tunable Intrinsic Anomalous Hall Effect in Epitaxial MnBi₂Te₄ Films

（Nano Lett., 2023, DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02926）