(纯计算)山东师范大学任俊峰团队Phys. Rev. B: 四方交错磁/铁磁单层M2SiCX2中的层锁多谷霍尔效应

本文研究了四方交错磁/铁磁单层M2SiCX2中的层锁多谷霍尔效应。背景方面，有效利用能谷自由度进行信息存储与处理为下一代低功耗自旋电子器件的设计提供了新的思路，但目前对二维四方材料中与谷相关的霍尔效应的研究仍然很少。研究目的是探索交错磁性材料作为实现谷相关霍尔效应的通用平台的可能性。通过对称性分析和紧束缚模型，作者提出了可以实现层锁多谷霍尔效应的四方体系，并通过第一性原理计算验证了单层Cr2SiCX2的电子结构性质。结论表明，单层Cr2SiCX2是具有近室温奈尔温度的本征交替磁能谷材料，可以实现净层锁谷霍尔效应，并在外电场或单轴应变下获得超过100 meV的谷极化。此外，Cr2SiCX2铁磁态下为高陈数陈绝缘体，可实现反常双谷霍尔效应。该研究为利用净霍尔电压来观察和控制二维四方材料中的谷自由度提供了新的思路。