研究透视：Nature-双层石墨烯中，轨道磁性驱动的量子反常霍尔效应

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量子反常霍尔 (QAH) 效应quantum anomalous Hall，是零磁场条件时，手征带拓扑的宏观表现，其仅通过拓扑绝缘体的磁掺杂和莫尔异质结构的精巧设计过实验实现, 长期以来，一直预测没有磁性掺杂或莫尔工程的看似简单的双层石墨烯将承载具有 QAH 效应的竞争有序状态。今日，德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学R. Thomas Weitz团队在Nature上发文，报道了电导为 2 e2 h − 1（其中 e 是电子电荷，h 是普朗克常数）的双层石墨烯中的状态，这些状态不仅可以在低至异常小磁场和高达 5 开尔文的温度下存活，而且还表现出磁性滞后。实验特征为轨道磁驱动的 QAH 行为提供了令人信服的证据，该行为可通过电场和磁场以及载体符号进行调节。由于其特殊的亚铁磁和亚铁电有序，观察到的 QAH 相的八位字节不同于以前的观察，其特征是量子化异常电荷、自旋、谷和自旋谷霍尔行为。

图 1：双门控、独立的双层石墨烯中交换相互作用驱动的量子霍尔态。

图 2：可调谐 ν = ± 2 量子霍尔态对零磁场的非凡稳定性。

图 3：在双层石墨烯的量子反常霍尔 ν = -2 中可观察到的磁滞。

图 4：ν = ± 2 和 ν = ± 4 状态的温度依赖性显示出明显的电场依赖性。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03849-w

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03849-w

本文译自“Nature”。

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