2023-06-20 オークリッジ国立研究所(ORNL)
◆1980年代に発見されたトポロジカル材料は、2016年に発見者がノーベル賞を受賞した新しい相の材料です。電界だけを用いて、ORNLの研究者は通常の絶縁体を磁気トポロジカル絶縁体に変えました。このエキゾチックな材料は、エネルギーの散逸を伴わずに、その表面とエッジを横切って電気を流すことができる。電界が物質の状態を変化させるのです。
◆この研究を率いたORNLのMina Yoon氏は、「この研究は、次世代エレクトロニクス、スピントロニクス、量子コンピューティングなど、多くの実用的な応用をもたらす可能性があります」と述べています。
◆そのような物質は、現在のシリコンベースの電子機器よりも消費電力が少なく、高速で動作する電子機器につながる可能性があります。ORNLの科学者たちは、この研究結果を『2D Materials』に発表しました。
＜関連情報＞
- https://www.ornl.gov/news/novel-way-manipulate-exotic-materials
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/accaf7
MnBi2Te4薄膜の磁気特性およびトポロジカル特性を電気的に不揮発的に制御する Non-volatile electric control of magnetic and topological properties of MnBi2Te4 thin films
Wei Luo, Mao-Hua Du, Fernando A Reboredo and Mina Yoon
2D Materials Published: 28 April 2023
DOI:10.1088/2053-1583/accaf7
Abstract
In this letter, we propose a mechanism to control the magnetic properties of topological quantum material (TQM) by using magnetoelectric coupling: this mechanism uses a heterostructure of TQM with two-dimensional (2D) ferroelectric material, which can dynamically control the magnetic order by changing the polarization of the ferroelectric material and induce possible topological phase transitions. This concept is demonstrated using the example of the bilayer MnBi2Te4 on ferroelectric In2Se3 or In2Te3, where the polarization direction of the 2D ferroelectrics determines the interfacial band alignment and consequently the direction of the charge transfer. This charge transfer, in turn, enhances the stability of the ferromagnetic state of MnBi2Te4 and leads to a possible topological phase transition between the quantum anomalous Hall (QAH) effect and the zero plateau QAH. Our work provides a route to dynamically alter the magnetic ordering of TQMs and could lead to the discovery of new multifunctional topological heterostructures.
