Het kwantum afwijkende Hall-effect (QAHE) heeft unieke voordelen in topotronische toepassingen, maar het realiseren van de QAHE met afstembare magnetische en topologische eigenschappen voor het bouwen van functionele apparaten is nog steeds een belangrijke wetenschappelijke uitdaging. Via basisberekeningen hebben onderzoekers een kandidaatmateriaal voorspeld dat aan deze eisen voldoet.
Het gerelateerde werk is onlangs gepubliceerd in de National Science Review onder de titel "Afstembare kwantum-abnormale Hall-effecten in ferromagnetische van der Waals-heterostructuren."
Hoogleraren Wenhui Duan en Yong Xu van de afdeling natuurkunde van de Tsinghua Universiteit zijn de co-corresponderende auteurs van het artikel. Postdoc Feng Xue, verbonden aan zowel het Departement Natuurkunde van de Tsinghua Universiteit als de Beijing Academy of Quantum Information Sciences, is de eerste auteur.
Andere co-auteurs zijn onder meer professor Ruqian Wu van de University of California, Irvine, professor Ke He van Tsinghua University, universitair hoofddocent Yusheng Hou van Sun Yat-sen University, promovendus Zhe Wang van Fudan University en promovendus Qiming Xu van Tsinghua University. .
Het kwantum afwijkende Hall-effect is een topologisch fenomeen dat wordt gekenmerkt door het verschijnen van gekwantiseerde Hall-geleiding zonder een extern magnetisch veld, wat een aanzienlijk potentieel biedt voor elektronische apparaten van de volgende generatie. Door middel van systematische berekeningen op basis van de eerste principes voorspelt het onderzoeksteam dat QAHE, geïnduceerd door zowel in-plane als out-of-plane magnetisatie, kan worden bereikt binnen een enkel materiaalsysteem bestaande uit van der Waals-gekoppelde Bi en MnBi.2Te4 monolagen.
Door spanning of een magnetisch veld toe te passen of de materialen te verdraaien, kunnen significante veranderingen in de magnetische en topologische eigenschappen van het systeem worden geïnduceerd, wat resulteert in zeer afstembare QAHE-toestanden. Deze studie biedt niet alleen een praktisch materiaalplatform voor topologische elektronica, maar opent ook nieuwe wegen voor verdere experimentele en theoretische verkenning van het kwantum-abnormale Hall-effect.