本文介绍了关于中国人民大学刘畅副教授团队在层状反铁磁MnBi2Te4材料中报道的量子反常霍尔效应的研究进展。文章指出,通过简单有效的方法在制造前在MnBi2Te4表面沉积一层AlOx层,可以减轻标准制造对材料的有害影响,并显著增强反常霍尔效应。实验结果为制造高质量的无耗散输运器件铺平了道路,并推进了二维材料中奇异拓扑量子现象的研究。
MnBi2Te4作为唯一表现出反铁磁量子反常霍尔效应的材料受到广泛关注,但其面临制造高质量器件的挑战。该研究为制造高质量的无耗散输运器件提供了可能,有助于推动低能耗电子器件和拓扑反铁磁自旋电子学的发展。
中国人民大学刘畅副教授团队通过在MnBi2Te4表面沉积AlOx层的方法,有效减轻了标准制造过程对材料的影响,并发现这种简单方法可以显著增强反常霍尔效应。
研究团队对超过50个MnBi2Te4进行了光学对比度和磁输运测量,发现AlOx层可以有效地保持器件的原始状态。同时,通过对栅极电压的调节,发现了奇数层MnBi2Te4器件中栅极无关的磁性。
该研究已被发表在国际知名期刊Nature Communications上,并提供了文献链接。同时,文章中提及了上海昂维科技有限公司提供的二维材料相关服务和产品。
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成果介绍
层状反铁磁MnBi
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Te
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中的量子反常霍尔效应在磁性和拓扑之间具有丰富的相互作用,在低功耗电子器件和拓扑反铁磁自旋电子学中具有重要的前景。近年来,MnBi
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作为已知唯一表现出反铁磁量子反常霍尔效应的材料引起了相当大的关注。然而,该领域面临着重大挑战,因为零磁场下的量子化关键取决于制造高质量的器件。
有鉴于此,近日,
中国人民大学刘畅副教授团队报道了一种简单而有效的方法,通过在制造前在MnBi
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表面沉积一层AlO
x
层来减轻标准制造对MnBi
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的有害影响
。超过50个MnBi
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的光学对比度和磁输运测量表明,AlO
x
可以有效地保持器件的原始状态。令人惊讶的是,本文发现这种简单的方法可以显著增强反常霍尔效应,从而解决了MnBi
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领域长期存在的挑战。缩放关系分析进一步揭示了不同磁构形下以贝里曲率为主的反常霍尔效应的本征机理。通过调节栅极电压,本文发现了奇数层MnBi
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器件中栅极无关的磁性。本文的实验不仅为制造高质量的无耗散输运器件铺平了道路,而且还推进了对2D材料中奇异拓扑量子现象的研究。
图文导读
图1. 少层MnBi
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薄片的制备及光学对比度表征。
图2. 不同制造方法得到的器件输运行为比较。
图3. 本征AH效应的σ
xy
与σ
xx
的缩放关系。
图4. 由V
g
调节的输运和磁性。
文献信息
Towards the quantized anomalous Hall effect in AlO
x
-capped MnBi
2
Te
4
(
Nat. Commun.
, 2025, DOI:10.1038/s41467-025-57039-7)
文献链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-57039-7
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