自旋翻转与反铁磁量子反常霍尔效应的新奇量子相变研究

来自国际团队的研究人员通过制备7层MnBi2Te4/AlOx异质结器件，系统研究了反铁磁拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应(QAHE)的动态调控。研究发现栅压和磁场可诱导级联量子相变，揭示面内磁场能增强表面态交换间隙和矫顽场，这些独特现象源于范德华反铁磁体固有的自旋翻转(flip)与倒转(flop)机制，为拓扑反铁磁自旋电子学提供了新调控维度。

　　在范德华反铁磁体MnBi₂Te₄中，非平庸能带拓扑与层状反铁磁序的相互作用开辟了拓扑物态研究新范式。研究人员通过设计7层MnBi₂Te₄/AlO_x异质结构，首次实现了反铁磁量子反常霍尔效应(AFM-QAHE)的全参数空间调控。实验发现：栅极电压和垂直磁场可触发边缘态输运的级联量子相变，而面内磁场会反常地增强表面态交换间隙和矫顽场——这与传统铁磁QAHE形成鲜明对比。理论模拟表明，这些独特现象源于材料本征的自旋翻转(flip)和磁矩倒转(flop)动力学过程。该研究不仅揭示了反铁磁拓扑绝缘体中自旋-电荷耦合的新机制，更为开发基于量子度规非线性输运的拓扑自旋器件提供了材料基础。