Cr₂O₃原型反铁磁体

电场可控层霍尔效应

利用层霍尔效应，仅需施加电场即可高效检测反铁磁材料的Néel矢量取向，为反铁磁自旋电子学器件提供新路径。

Liu-Tao, L. T. · Qin, Zhang · 赵健 · Wang, Xianjie · Song B. · Tsymbal, Evgeny

Physical Review Letters 2024

技术优势

只用电场就能读

层霍尔电导依赖Néel矢量取向，施加外电场即可改变其符号和大小，无需电流诱导的自旋转矩或复杂结构。

表面磁化帮了忙

磁电反铁磁体虽体相净磁化为零，但其表面磁化提供交换场，与电场结合形成层锁定的自旋极化能带，保证层霍尔信号稳定存在。

贝里曲率可调

电场能高效调控贝里曲率，产生层锁定的贝里曲率分布，进而实现可随Néel矢量翻转而改变符号的层霍尔电导。

材料范围已圈定

论文给出了能支持层霍尔效应的所有磁点群列表，为寻找实际材料提供了明确筛选依据，Cr2O3是首个典型实例。

应用场景

• 反铁磁自旋电子器件：电学读取Néel矢量，解决反铁磁器件状态检测难题。
• 自旋逻辑与存储：Néel矢量翻转信号可直接转化为逻辑状态和存储单元。
• 磁电传感器：利用电场调控的层霍尔响应感知磁场或磁有序变化。
• 太赫兹自旋电子学：反铁磁共振频率高，为太赫兹器件提供快速自旋状态操控。