近日,《国家科学评论》杂志在线发表了南科大物理系刘奇航副教授课题组的研究成果,该研究指出几何构型设计在实现拓扑磁电效应中的重要作用,提出在铁磁材料中实现拓扑磁电效应的方案。
拓扑场论预言轴子绝缘体具有独特的拓扑磁电响应,即在材料中施加外电场(外磁场)可导致平行于外场的轨道磁矩(电极化),虽然近年来有多个反铁磁体系被实验证明为轴子绝缘体,但一直未能观测到拓扑磁电效应。因为实现拓扑磁电效应需要体系的所有表面都具有符号相同的磁性能隙,实验上难以实现这种复杂的表面磁构型。
该研究团队指出,经过特殊的几何构型设计,铁磁轴子绝缘体在外电场下能诱导表面霍尔环流,同样能实现拓扑磁电效应。与此前的反铁磁方案不同,该体系只需共线铁磁序,在著名的本征磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4家族上可容易实现。通过线性响应理论进行计算,研究团队在铁磁轴子绝缘态的MnBi2Te4得到接近量子化的拓扑磁电响应系数,表明该体系是实现拓扑磁电效应的理想平台。研究首次证明了几何构型设计在实现拓扑磁电效应中重要性,对实验上实现拓扑磁电效应提供了新思路。
文章详情:
Topological magnetoelectric response in ferromagnetic axion insulators
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac138
Journal
National Science Review