中山大学吕树申/陈楷炫CPC: 基于第一性原理的高陈数量子反常霍尔绝缘体Mn2Bi2O6及其与BN耦合的多层异质结构研究

本研究基于第一性原理计算方法，提出了一种新型二维铁磁单层材料Mn2Bi2O6，并系统地研究了其晶体结构、电子结构、磁性和拓扑性质。研究表明，该材料在自旋轨道耦合作用下可实现高达110 meV的非平庸能隙，居里温度为285K，并伴随陈数为3的量子反常霍尔态。进一步构建由hBN作为间隔层的三层异质结构后，体系的总陈数提升至6，同时带隙也进一步扩大至117.4 meV。此外，研究还发现通过等同族元素掺杂可实现拓扑调控，实现C=3到C=1的陈数转变。这些发现扩展了可实现量子反常霍尔效应的材料体系，为低功耗电子器件、自旋电子学以及拓扑量子计算等未来应用提供了新的候选平台。