Nonvolatile Ferroelectric Manipulation of Topological States in Two-Dimensional Multiferroic van der Waals Heterostructures

多铁性 铁电性 范德瓦尔斯力 材料科学 拓扑绝缘体 凝聚态物理 异质结 纳米技术 拓扑(电路) 光电子学 物理 量子力学 分子 电介质 电气工程 工程类
作者
Zeyu Zhang,He Huang,Yanzhe Zhao,Liming Wang,Chuang LIU,Shiming Zhou,Yanfei Wu,Jiapeng Zhao,Guanxiong Qiao,Jingyan Zhang,Xinqi Zheng,Shouguo Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (20): 18976-18985 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c15950
摘要

Multiferroic materials, including tunable ferrovalley characteristics and band topology, enabled by ferroelectric control at the nanoscale, possess significant potential for technology advances in next-generation magnetoelectric and spintronic applications. However, the realization of this fascinating multifunctionality in nanoscale systems with perpendicular magnetic anisotropy remains unexplored. Here, we propose a class of van der Waals multiferroic heterostructures comprising ferromagnetic, ferrovalley, and ferroelectric layers that exhibit switchable topological states in response to ferroelectric polarization. Taking the In 2 Se 3 /RuClBr/CrI 3 heterostructure as an example, our first-principles calculations reveal its perpendicular magnetic anisotropy and band topology transition under different ferroelectric polarizations. When the ferroelectric polarization is downward, the heterostructure exhibits a type-III band alignment with metallic properties. Remarkably, when the polarization direction is reversed upward, it demonstrates a type-I band alignment accompanied by the emergence of a quantum anomalous Hall effect. Consequently, by manipulating the ferroelectric polarization direction, the multiferroic heterostructure can switch between normal metal behavior and a nonvolatile topological insulator. This study not only proposes a viable approach for tailoring topological states through multiferroic heterostructures but also demonstrates its potential significance in advancing multifunctional spintronic applications in ferroelectronics, valleytronics, and topology.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
JamesPei的应助被迷路的身影采纳,获得10
1秒前
清卿子绾完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
浅浅依云完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
小马甲的应助被laodong采纳,获得10
4秒前
lzx发布了新的文献求助10
4秒前
JessieNN发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
szr完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
Anonymous的应助被留蓝采纳,获得10
5秒前
科目三的应助被STONE采纳,获得10
6秒前
慕青的应助被是小静不是晓敬采纳,获得10
6秒前
doudou完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.4的应助被标致秋尽采纳,获得10
7秒前
CLAY发布了新的文献求助10
8秒前
沈米米完成签到,获得积分10
8秒前
充电宝的应助被1122采纳,获得10
8秒前
captain龙发布了新的文献求助10
9秒前
CHen发布了新的文献求助10
9秒前
sci的应助被diyyid采纳,获得10
9秒前
科研通AI6.4的应助被Nie采纳,获得10
9秒前
过度干涉完成签到 ,获得积分10
9秒前
秋水揽星河完成签到,获得积分10
10秒前
H梦发布了新的文献求助10
10秒前
小李科研完成签到 ,获得积分10
10秒前
归云留忆完成签到,获得积分10
11秒前
dehealer发布了新的文献求助10
11秒前
bigbigpig发布了新的文献求助10
11秒前
ZZZ关注了科研通微信公众号
11秒前
大个的应助被毛日骏采纳,获得10
12秒前
斯文败类的应助被tanglu采纳,获得10
12秒前
wsw完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
小椿完成签到,获得积分10
13秒前
李爱国的应助被哈哈哈采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Les Mots du discours 600
OREDA手册2009年第5版 500
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8113237
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9519918
关于积分的说明 21526564
捐赠科研通 7691097
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3412779
关于科研通互助平台的介绍 2539284
邀请新用户注册赠送积分活动 2452717