纳米自旋电子材料与器件团队
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《Nanoscale Advances》发表二维HK晶格Cd2N3中量子反常霍尔效应的新成果

     自发现石墨烯以来,二维量子拓扑材料得到了飞速发展,但大多数材料本身不具备磁性,需要对其进行磁性掺杂,这在很大程度上阻碍了实际应用。拥有狄拉克材料100%自旋极化的半狄拉克半金属(HDS),对于探索物质的各种拓扑相是非常理想的,因为低维度为操纵电子纳米器件的量子态提供了前所未有的机会,但是在实验上非常具有挑战性。

基于第一性原理计算,我们提出了在二维Kagome过渡金属氮化物Cd2N3中实现狄拉克半金属的方法;发现了一类新的单自旋狄拉克费米子态,其特征是在一个自旋通道中有一个带隙,而在另一个通道中有一个狄拉克锥。通过计算我们确定了该结构的热力学和动力学稳定性,且该结构具有大的面外磁各向异性能。利用自旋波理论预测该居里温度为290K。当自旋轨道耦合效应被考虑时,Cd2N3单分子层将成为具有完全自旋极化的半金属边缘态的Chern绝缘体,并且通过建立紧束缚模型来证明结论的合理性。

该工作发表在国际纳米材料领域期刊Nanoscale Advances上,是由研究生李欣阳(第一作者)在泰山学者特聘专家张昌文教授指导下完成的。本课题获得山东省泰山学者工程(ts20190939)、山东省自然科学基金(ZR2018MA033)等资助。

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/na/d0na00530d


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