反铁磁谷极化材料由于集成了反铁磁和谷电子的优异性能，可控的反铁磁序和谷物理相互作用提供了一种崭新的电子器件运行模式。因此，开展基于反铁磁材料的谷量子物态研究，对于开发高密度、低功耗的新一代多功能量子器件具有重要价值。近日，张昌文教授率领的泰山学者团队，在反铁磁材料设计和器件性能调控方面取得重要进展，相关工作以题为“Electrically controlled anomalous valley Hall effect in antiferromagnetic bilayer Cr2CH2 ”发表于国际物理领域重要期刊Physical Review B，硕士研究生王美玲为论文第一作者，纪维霄副教授和张昌文教授为共同通讯作者，济南大学为第一完成单位。
本工作针对反铁磁二维材料设计，以及谷物理耦合作用难点，以第一性原理和经典物理机理分析为手段，系统研究了具有功能化功能的MXene双层Cr2CH2材料体系，提出了一种通过层间滑移或外场调控 AVHE 的新机制。该策略通过研究“自旋-谷-外场”的耦合特征，实现了反铁磁体系中的多自由度操控。结果表明，双层Cr2CH2材料体系的AB双层结构同时具有本征铁电性和自旋极化的谷极化，反转铁电极化方向，实现了层依赖的谷极化控制及层锁定AVHE的生成。对于缺乏铁电性AA双层结构，施加垂直电场可诱导能带中的自旋分裂，这使得通过改变施加电场方向来控制层依赖的谷极化和AVHE成为可能。这项工作拓展了当前二维反铁磁材料体系谷相关物理研究，为开发基于反铁磁、实现电写电读操控量子信息的新型存储材料，提供了可行策略和设计原则。
论文链接：//doi.org/10.1103/mv8w-7svx
图. 基于反铁磁双层结构的电写电读存储器件原型示意图
