室温下具有多重电子相变的二维拓扑铁磁半导体

《Advanced Functional Materials》：Room-Temperature 2D Topological Ferrimagnetic Semiconductors With Multiple Electronic Phase Transitions

　　

摘要

将铁磁序与电子拓扑结构结合在一种二维材料中，有望为下一代高速、超低损耗信息技术带来革命性变化，但目前仍面临诸多挑战。本文通过半替代策略，提出FeNbX₂（X = Se/Te）单层材料作为一种铁磁半导体，它具有高达107 meV的非平凡拓扑能隙以及较高的切尔数 = ?2，因而能够展现出高效的量子反常霍尔效应。此外，FeNbSe₂和FeNbTe₂都属于伊辛型铁磁体，其居里温度高达约500 K。这种拓扑特性主要由Nb-d_xy和Nb-d??2??? number' data-semantic-braille="?">2附近的轨道。有趣的是，在这种FeNbX₂材料中观察到了从量子反常霍尔态到半金属态以及金属态的意外电子相变，同时还确定了相应的相图。基于此，人们设计了以FeNbX₂单层材料为功能的自旋场效应晶体管，用于切换量子反常霍尔态的开启与关闭。这项工作为在二维铁磁系统中实现并操控这种特殊的量子反常霍尔效应开辟了新途径，有助于推动自旋电子学和拓扑电子学领域的新应用发展。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性说明

本研究的相关数据可在合理请求下从通讯作者处获取。