Diverse Landscape of Tunable Magnetic, Topological, and Ferroelectric States in 2D Ti 3 Se 3 Te 2

凝聚态物理 自旋电子学 范德瓦尔斯力 堆积 铁电性 材料科学 铁磁性 量子自旋霍尔效应 磁化 量子霍尔效应 双层 拓扑绝缘体 自旋(空气动力学) 超晶格 相变 量子相 量子 相(物质) 拓扑(电路) 拓扑序 宏观量子现象 量子反常霍尔效应 量子相变 量子阱 物理 纳米技术
作者
Jiangtao Yu,Jingbo Bai,Yali Yang,Shifeng Qian,Xiaotian Wang,Zhuhong Liu
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:: e24385-e24385
标识
DOI:10.1002/advs.202524385
摘要

ABSTRACT 2D layered materials provide a powerful platform for exploring the intertwined physics of magnetism, topology, and ferroelectricity. Here, using first‐principles calculations, we reveal a rich landscape of tunable quantum phases and ferroelectric states in the 2D van der Waals material Ti 3 Se 3 Te 2 , controlled by magnetization orientation, stacking configuration, and interlayer sliding. For the monolayer, Ti 3 Se 3 Te 2 is identified as a dynamically stable ferromagnet whose magnetization direction drives a phase transition between a trivial metal and a quantum anomalous Hall insulator with a nonzero Chern number. In bilayers, two distinct stacking configurations lead to markedly different behaviors: (i) the AA‐stacking bilayer stabilizes an altermagnetic ordering and hosts a quantum spin Hall insulating phase characterized by a nonzero spin Chern number; and (ii) the AA'‐stacking bilayer exhibits a three‐state in‐plane ferroelectricity, beyond the two‐state out‐of‐plane ferroelectricity reported in many altermagnetic systems. Sliding‐induced switching in this configuration reversibly modulates the in‐plane polarization, the easy‐magnetization axis, and the spin splitting. These results demonstrate that Ti 3 Se 3 Te 2 integrates tunable topological phases, altermagnetism, and sliding‐induced three‐state in‐plane ferroelectricity, establishing it as a versatile van der Waals platform for low‐energy spintronic technologies, topological quantum science, and next‐generation multifunctional applications.
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