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成果介紹

反?；魻栃?yīng)(AHE)是揭示磁性材料拓撲性質(zhì)及其自旋織構(gòu)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(fù)旦大學(xué)修發(fā)賢教授團隊在晶圓尺度的MnBi₂Te₄薄膜中展示了Berry曲率主導(dǎo)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(dǎo)和n-p躍遷，其中AHE電阻和縱向電阻之間的二次關(guān)系表明其本征的AHE性質(zhì)。特別是，對于~3層MnBi₂Te₄，AHE標志可以從原始負調(diào)節(jié)到正。第一性原理計算揭示了這樣的AHE反轉(zhuǎn)源于相反極化的自旋少數(shù)占主導(dǎo)的表面態(tài)和自旋多數(shù)占主導(dǎo)的內(nèi)帶之間的競爭Berry曲率。本文的研究結(jié)果揭示了本征AHE的潛在物理機制，并為非常規(guī)符號可調(diào)的AHE提供了新的視角。

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圖文導(dǎo)讀

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

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圖2. Al₂O₃襯底上MnBi₂Te₄薄膜的反?；魻柦^緣體狀態(tài)

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圖3. SrTiO₃襯底上7 SL MnBi₂Te₄的本征Berry曲率主導(dǎo)的AHE。

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圖4. SrTiO₃襯底上~3 SL MnBi₂Te₄的AHE符號反轉(zhuǎn)。

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圖5. 奇數(shù)層MnBi₂Te₄的能帶結(jié)構(gòu)和反?；魻栯妼?dǎo)率(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）