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dissipationless layertronics in axion insulator MnBi2Te4

National Science Review 2024年第6期11卷 189-196页

作者： Shuai Li Ming Gong Shuguang Cheng Hua Jiang X.C.Xie School of Physical Science and Technology Soochow University Institute for Advanced Study Soochow University International Center for Quantum Materials School of Physics Peking University Department of Physics Northwest University Interdisciplinary Center for Theoretical Physics and Information Sciences Fudan University Hefei National Laboratory

Surface electrons in axion insulators are endowed with a topological layer degree of freedom followed by exotic transport phenomena, e.g., the layer Hall effect. Here, we propose that such a layer degree of freedom can be manipulated in a dissipationless way based on the antiferromagnetic MnBi2Te4with tailored domain structure. This makes MnBi2Te4a versatile platform to exploit the ‘layertronics’ to encode, process and store information. Importantly, the layer filter, layer valve and layer reverser devices can be achieved using the layer-locked chiral domain wall modes. The dissipationless nature of the domain wall modes makes the performance of the layertronic devices superior to those in spintronics and valleytronics. Specifically, the layer reverser, a layer version of the Datta–Das transistor, also fills up the blank in designing the valley reverser in valleytronics. Our work sheds light on constructing new generation electronic devices with high performance and low-energy consumption in the framework of layertronics.

关键词： axion insulator MnBi2Te4 layertronics antiferromagnetic domain wall dissipationless transport

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