Ferroelectric control of the Mott insulator–topological metal transition

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作者
Mengmeng Niu,Peng‐Jie Guo,Yicheng Ma,Weikang Zhou,Chun Huang,Gege Yang,Xu Wu,Wei Ji,Jingsi Qiao,Yeliang Wang
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:12 (32): eaed6236-eaed6236
标识
DOI:10.1126/sciadv.aed6236
摘要

Correlated and topological phases often coexist or compete in van der Waals materials, yet achieving an electrically switchable and reversible conversion between them remains a substantial challenge. Such control is crucial for understanding their interplay and enabling nonvolatile, low-power topological electronics. Here, we propose and demonstrate a polarization-controlled route to switch between Mott insulator and topological metal in ferroelectric-Mott heterostructures. In α-In 2 Se 3 /1T-NbSe 2 , polarization reversal modulates interlayer coupling through out-of-plane orbital alignment. Downward polarization stabilizes Mott-insulating states with type-I band alignment, whereas upward polarization enhances interfacial hybridization, forms interlayer covalent-like quasi-bonding, and drives Γ-point band inversions. The resulting spin-split hybridized valleys penetrate the valence band, inducing a nontrivial topological state with intrinsic anomalous Hall conductivity of ∼10 2 siemens per centimeter. The comparison with α-In 2 Se 3 /1T-TaSe 2 and α-In 2 Se 3 /1T-TaS 2 further identifies Γ-centered valleys and out-of-plane p z -orbital coupling as key ingredients for polarization-switchable topology, providing a general design framework for electrically programmable correlated-topological integration in two-dimensional heterostructures.
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