双层多铁反铁磁的层霍尔效应[Nano Lett速览]

文摘   2024-11-19 07:53   福建  

题目、链接

doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01651

摘要

本文通过利用对称性分析和低能  模型将层物理与多铁性材料相结合,提出了一种新的层霍尔效应机制。由于时间反演对称性破缺和能谷物理,一个能谷上的布洛赫电子将受到较大的贝里曲率作用。这与空间反演对称性破缺相结合,会产生层极化贝里曲率,并且能够迫使电子在给定层的一个方向上发生偏转,从而产生层霍尔效应。作者证明了由此产生的层霍尔效应是可通过铁电手段控制且可逆的。通过第一性原理计算,发现在双层 Co₂CF₂多铁性材料中验证了这一机制以及所预测的现象。

主要内容

结构、堆叠

AB、AC对应0度堆叠,AB',AC'对应180度堆叠
  • 单层具有铁磁和铁电性。
  • 在所有的堆叠中,双层具有A-AFM (层间反铁磁),且为铁电,而非反铁电态的基态。
  • AC\AB' 为 中的稳定堆叠; AB\AC' 为 中的稳定堆叠。

能带结构

  • 对比上面两个堆叠,电极化翻转、谷极化也翻转。
  • abc 中,谷底来自于自旋朝下。
  • def 中,谷底来自于自旋朝上。

谷霍尔效应

谷等效于磁场,可以偏转电子,针对谷底,两个态来自不同的自旋,所以在贝里曲率产生的等效磁场下,会朝着不同的方向偏转。


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