将拓扑学和磁学混合在一起，为未来的电子学服务

莫纳什评论:将拓扑绝缘体与磁性材料结合用于节能电子设备

莫纳什大学的一篇新评论聚焦了拓扑绝缘体和磁性材料异质结构的最新研究。

在这种异质结构中，磁性和拓扑的有趣相互作用可以产生新的现象，如量子反常霍尔绝缘子、轴子绝缘子和天子。所有这些都是未来低功耗电子产品的基石。

如果找到合适的候选材料，就有可能在室温和没有任何磁场的情况下实现这些奇异的状态，从而帮助FLEET寻找未来的低能量，超越cmos电子产品。

找到拓扑结构和磁性的正确组合

“我们的目标是研究有希望实现量子霍尔效应的新方法，”这项新研究的主要作者、莫纳什大学的Semonti Bhattacharyya博士说。

量子霍尔效应(QHE)是一种拓扑现象，它允许高速电子在材料的边缘流动，这对未来的低能电子学和自旋电子学有潜在的用处。

“然而，这项技术的一个严重瓶颈是，量子霍尔效应总是需要高磁场，如果没有高能量使用或低温冷却，这是不可能实现的。”

“开发‘低耗能’电子产品毫无意义更多的让他们工作的能量!Bhattacharyya博士说，他是FLEET的研究员，正在寻找新一代低能耗电子产品。

然而，拓扑物理和磁性的“鸡尾酒”可以实现类似的效果，即量子反常霍尔效应，在不施加外部磁场的情况下出现类似的边缘状态。

在拓扑绝缘体中诱导磁性有几种策略:

1. 通过加入磁性杂质，
2. 利用本征磁性拓扑绝缘体
3. 通过拓扑绝缘体-磁绝缘体异质结构中的接近效应诱导磁。

合著者Golrokh Akhgar博士(FLEET/Monash)说:“在我们的综述中，我们重点关注了最近关于第三种方法异质结构的科学研究。”即，一个单一的结构，包含相互相邻的拓扑绝缘体和磁性材料的薄膜层，允许拓扑绝缘体借用其邻居的磁性能。

这种方法允许研究人员调整每种类型的材料，例如提高磁性材料的临界温度，增加带隙，减少拓扑材料中的缺陷状态。雷竞技苹果版

合著者Matt Gebert (FLEET/Monash)说:“我们认为这种在拓扑绝缘体中诱导磁性的方法是未来最有希望的突破，因为磁性和拓扑结构可以在两种不同的材料中单独调整，从而对我们的优势进行优化。”

这种异质结构的另一个重要特征是感应磁只取决于磁性材料内部最近平面的磁矩，因此磁性材料不必是铁磁-铁磁体，也可以使用反铁磁体。这增加了候选磁性材料的数量，允许选择在更高温度下具有磁性的材料，用于接近室温的操作。

“这是一个令人兴奋的新研究领域，”通讯作者、同样来自莫纳什大学的迈克尔·福雷尔教授说。

FLEET主任Fuhrer教授表示:“进展非常迅速，我们认为是时候写一篇综述文章，总结最近的成就，并概述该领域的未来路线图。”

这项研究

这篇综述提供了所有必要的信息，以介绍新的研究人员到该领域。它解释了拓扑绝缘体中磁接近效应机制背后的概念思想，介绍了已探索的材料系统和已检测到的各种涌现现象，并概述了提高温度和创新应用的未来路线图。

Semonti说:“我们希望其他人会发现这是一篇及时的综述，阐明了该领域的重要概念和最近的出版物。”

”磁与拓扑绝缘体近距离耦合研究进展，于先进材料2021年6月。(DoI: 10.1002 / adma.202007795)

以及来自澳大利亚研究理事会通过ARC未来低能电子技术卓越中心(FLEET)，作者承认澳大利亚政府研究培训计划奖学金。

FLEET中拓扑绝缘子-磁绝缘子异质结构

Fuhrer教授在莫纳什大学的团队正在研究拓扑绝缘体-磁绝缘体异质结构的组装异质结构，与Mark Edmonds博士和Julie Karel博士的团队合作，作为研究的一部分研究主题1FLEET，澳大利亚研究理事会卓越中心。

未来低能耗电子技术中心(FLEET)汇集了100多名澳大利亚和国际专家，共同致力于开发新一代超低能耗电子产品。这些工作背后的动力是日益增长的计算能源的挑战，计算消耗了全球5-8%的电力，并且每十年翻一番。

更多的信息

• 联系Semonti Bhattacharyya博士，莫纳什大学semonti.bhattacharyya@monash.edu
• 联系莫纳什大学Michael Fuhrer教授michael.fuhrer@monash.edu
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**图片和顶部图片经许可转载和修改自论文先进材料（DOI 10.1002 / adma.202007795）.版权所有Wiley-VCH GmbH