近日，我院戴瑛教授团队在能谷物理效应的研究取得新进展，相关工作发表于自然出版集团旗下npj 2D Materials and Applications (影响因子: 11.106)和npj Computational Materials (影响因子: 12.242)。
反常能谷霍尔（AVH）效应是一个重要的物理现象。之前有关AVH效应的研究存在一个默认的假设，即磁性必须是铁磁性的。如何在具有反铁磁序的单层材料中实现稳定的AVH效应尚不清楚。为突破以上限制，团队提出了一种在反铁磁单层中实现稳定AVH效应的设计思路，即引入非均匀势打破PT对称性，并通过将反铁磁单层MnPSe3堆叠在铁电单层Sc2CO2上进一步证明了这一设计思路。此外，该团队还发现通过调制堆叠方式可以很好地控制AVH效应。相关研究成果以“Anomalous valley Hall effect in antiferromagnetic monolayers”为题发表在npj 2D Materials and Applications上，论文第一作者为77779193永利集团2021级博士生杜文惠，马衍东教授、戴瑛教授为共同通讯作者，77779193永利集团为第一作者单位和唯一通讯作者单位。
二维自发谷极化因其在基础物理学及先进信息技术中的潜在的应用而引起了极大的研究兴趣。但目前，二维自发谷极化只能从非反演对称单层晶体中获得，而从反演对称单层晶体中产生二维自发谷极化的可能性仍然未知。为解决上述问题，团队从反演对称单层晶格出发，提出了一种基于范德华相互作用实现二维自发谷极化的设计原理。第一性原理计算表征进一步证明了这种设计原理在T-FeCl2实际材料中的可行性。值得注意的是，这种设计原理还带来了新奇的面外滑移铁电性，可以表现出许多独特的性质，例如，铁电-谷耦合和磁电耦合。这里探索的设计原理和现象适用于许多二维材料。这一工作不仅为二维谷电子研究开辟了新平台，而且为二维晶格中耦合物理的基础研究提供了重要见解。相关研究成果以“2D spontaneous valley polarization from inversion symmetric single-layer lattices”为题发表在npj Computational Materials上，论文第一作者为77779193永利集团2020级博士生张婷，马衍东教授、戴瑛教授为共同通讯作者，77779193永利集团为第一作者单位和唯一通讯作者单位。
近年来，戴瑛教授团队在能谷物理方面开展了系列理论研究。设计研究了系列可诱导反常能谷霍尔效应的二维自旋材料[Phys. Rev. B 98, 085420（2018）; 102, 035412（2020）; 104, 205430（2021）; 104, 174411（2021）; 104, 075105（2021）； Appl. Phys. Lett. 115, 261605（2020）等]；发现了系列同时具有反常能谷霍尔效应和能谷极化量子反常霍尔效应的材料体系 [Appl. Phys. Lett. 119, 243102（2021）; Phys. Rev. B 104, 075421（2021）等]。系列工作对于推动二维能谷材料的认识和应用具有重要意义。
研究工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东省泰山学者计划、77779193永利集团齐鲁学者计划和山东省青年科技人才托举工程等项目的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41699-022-00289-6
https://www.nature.com/articles/s41524-022-00748-0
