[本站讯]近日,物理学院戴瑛教授团队在拓扑磁振子研究领域取得重要进展,研究成果以“Magnon Chern Insulator in Two-Dimensional Fully Compensated Ferrimagnetic Heterostructures”为题,发表于国际物理学期刊Physical Review Letters。山东大学物理学院2023级博士毕业生白英希为论文第一作者,山东大学物理学院教授牛成旺、戴瑛为论文通讯作者,山东大学为论文唯一作者单位。
陈绝缘体是一类重要的基础拓扑物态,其体相绝缘,但边界上存在不需要外加磁场就能导电的手性边缘态,在低功耗自旋电子学和新一代信息处理技术中具有重要应用前景。近年来,陈绝缘体在二维铁磁体、转角石墨烯等体系中相继被发现。然而,如何在零净磁矩的磁性体系中实现陈绝缘体仍是该领域面临的重要科学挑战。

针对上述挑战,研究团队提出了一种在二维完全补偿亚铁磁异质结中实现磁振子陈绝缘体的新机制。研究发现,层内磁交换相互作用的不对称性能够诱导III型磁振子能带排列,形成具有非零陈数的拓扑磁振子能隙及手性边缘态,从而在零净磁矩条件下实现磁振子陈绝缘体。与此同时,该能带排列打破了相反手性磁振子模式之间的玻色–爱因斯坦占据平衡,抑制了不同手性磁振子对热霍尔响应的相互抵消,进而产生可与铁磁体系量级相当的显著磁振子热霍尔效应。研究团队进一步结合第一性原理计算与有效自旋模型,预测二维范德华异质结CrI3/CrGeTe3是实现上述物理效应的理想候选材料体系。该研究揭示了完全补偿亚铁磁性、磁振子能带拓扑与热输运响应之间的内在联系,为探索零净磁矩拓扑物态及发展低功耗磁振子自旋热电子学器件提供了新的研究思路。
此前,团队在拓扑磁振子研究方面已经取得了系列进展[Phys. Rev. Lett. 137,176601 (2026); Phys. Rev. Lett. 136, 046602 (2026);Adv. Funct. Mater. 36, e29120 (2026);Adv. Funct. Mater.36, e25877 (2026)]。
以上工作得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、晶体材料国家重点实验室、泰山学者和山东省自然科学基金等项目的资助。