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层霍尔效应

Layer Hall effect in a 2D topological axion antiferromagnet | Nature

摘要机翻:

尽管铁磁体已为人所知并使用了数千年,但反铁磁体仅在 1930 年代才被发现。在大尺度上,由于没有全局磁化,反铁磁体的行为可能看起来像任何非磁性材料。然而,在微观层面上,自旋的相反排列形成了丰富的内部结构。在拓扑反铁磁体中,这种内部结构导致称为 Berry 相的特性可能获得不同的空间纹理 2、3。在这里,我们研究了反铁磁轴子绝缘体(偶数层二维 MnBi2Te4)中的这种可能性,其中空间自由度对应于不同的层。我们观察到一种霍尔效应——层霍尔效应——其中来自顶层和底层的电子自发地向相反方向偏转。具体而言,在零电场下,偶数层 MnBi2Te4 没有表现出异常霍尔效应。然而,施加电场会导致出现约 0.5e2/h 的大的层极化反常霍尔效应(其中 e 是电子电荷,h 是普朗克常数)。这种层霍尔效应揭示了一个不寻常的层锁定贝里曲率,它用于表征轴子绝缘体状态。此外,我们发现层锁贝里曲率可以通过由电场和磁场矢量的点积形成的轴子场来操纵。我们的结果为检测和操纵完全补偿拓扑反铁磁体的内部空间结构提供了新途径4,5,6,7,8,9。层锁定贝里曲率代表了通过层特定莫尔电位等效应对贝里相进行空间工程的第一步。

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