合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和物理系陳仙輝課題組與復(fù)旦大學(xué)物理系張遠(yuǎn)波課題組和王靖課題組合作，首次在本征磁性拓?fù)浣^緣體中實現(xiàn)量子反常霍爾效應(yīng)，其實現(xiàn)溫度可達(dá)到1.4K。該研究成果以“Quantum anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4”為題于美國東部時間1月23日在《Science》上在線發(fā)表（DOI:10.1126/science.aax8156）。 ,w>WuRN"  
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在磁性拓?fù)浣^緣體中，非平庸的拓?fù)淠軒?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=結(jié)構(gòu)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_5">結(jié)構(gòu)與長程磁有序的結(jié)合將誘導(dǎo)出一系列新奇量子現(xiàn)象和拓?fù)湮飸B(tài)，量子反常霍爾效應(yīng)和軸子絕緣體是其中的典型代表。為了引入長程磁有序，現(xiàn)行的方法為磁性雜質(zhì)摻雜。然而這種磁性摻雜的隨機性不可避免地會引入一些無序，使得這些新奇物態(tài)的觀測只能在極低溫(mK)實現(xiàn)，也阻礙了進一步對其進行物理研究。近來，本征磁性拓?fù)浣^緣體(MnBi2Te4)m(Bi2Te3)n系列材料的發(fā)現(xiàn)為解決這些問題提供了新思路。這類材料均含有MnBi2Te4層，在層內(nèi)Mn離子之間鐵磁排列，而層與層之間則形成反鐵磁耦合。理論預(yù)言其拓?fù)浔砻鎽B(tài)會因時間反演對稱性破缺而打開能隙，從而為實現(xiàn)量子反�；魻栃�應(yīng)等量子現(xiàn)象提供了理想平臺。陳仙輝課題組在前期工作中研究了這一系列單晶材料中的本征磁性及拓?fù)湫再|(zhì)，并制備出高質(zhì)量的單晶材料，為實現(xiàn)理論預(yù)言的量子反�；魻栃�應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)工作發(fā)表在Physical Review B以及預(yù)印版網(wǎng)站arxiv.org （M. Z. Shi et al., Phys. Rev. B 100,155144 (2019); J. H. Cui et al., Phys. Rev. B 99, 155125 (2019); Y. Hu et al., arXiv:1910.11323; Z. W. Liang et al., arXiv:2001.00866）。 c6 O1Z\M@\  
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在前期工作的基礎(chǔ)上，陳仙輝課題組和復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波課題組和王靖課題組開展合作攻關(guān)，通過改良后的機械剝離的方法將MnBi2Te4單晶解理成薄層，并成功地在5層厚度的薄層樣品中在1.4K溫度和零磁場的條件下觀察到量子反�；魻栃�應(yīng)。并且通過外磁場進一步改善薄層樣品中的鐵磁排列，可以將實現(xiàn)量子化的溫度提高到6.5K，這是迄今為止觀察到量子反�；魻栃�應(yīng)的最高溫度記錄。這一工作成功地證明了MnBi2Te4是第一個具有量子反常霍爾效應(yīng)的本征磁性拓?fù)浣^緣體。另外，由于MnBi2Te4是一種層狀二維材料，利用MnBi2Te4二維結(jié)構(gòu)與其他磁性/超導(dǎo)二維材料構(gòu)成的van der Waals異質(zhì)結(jié)將為探索奇異的拓?fù)淞孔蝇F(xiàn)象提供理想的平臺。 "S8JHHx  
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我校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和物理系陳仙輝教授與復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系張遠(yuǎn)波教授和王靖教授為論文共同通訊作者。我校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心博士生石孟竹與復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系博士生鄧雨君和博士后於逸駿為論文共同第一作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點研發(fā)計劃項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項以及中科院前沿科學(xué)重點研發(fā)項目等的支持。