近日，我院卢伟涛教授与北京大学物学院孙庆丰教授合作，以澳门沙金官方网站为第一单位，以《基于量子反常霍尔效应的拓扑保护磁阻》（Topologically protected magnetoresistance by quantum anomalous Hall effect）为题，在Nature Index期刊《物理评论》Physical Review B, 108, 075422 (2023)上发表论文，卢伟涛为论文第一作者。

量子反常霍尔效应是指在无外加磁场的材料中实现的量子化霍尔效应，它具有可以无能耗传导电子的拓扑非平庸边态，而边态性质取决于其拓扑特征，对材料的缺陷、参杂等细节不敏感。因此，拓扑量子材料对未来低能耗电子学和拓扑量子计算等技术具有重要意义。另外，磁阻效应是自旋电子学中的一个重要概念，在数字存储和磁传感器技术中有着广泛的应用。一般来说，磁阻对器件的尺寸效应和无序都很敏感。

该工作在反铁磁材料中提出了一种基于自旋极化量子反常霍尔效应的磁阻现象，与传统磁阻效应不同，该现象受拓扑陈数的保护。通过调节反铁磁场和电场可使系统在量子自旋霍尔相与量子反常霍尔相之间转换，并且能够改变量子反常霍尔相手性边态的自旋方向。基于此可以构建量子反常霍尔相/量子自旋霍尔相/量子反常霍尔相的异质结。根据量子反常霍尔相区域手性边态的自旋方向，异质结具有平行和反平行自旋边态两种构型。手性边态在两种构型中提供的电导有明显不同，进而导致了一种可以电学调控的磁阻效应。由于系统具有拓扑不变性，所以磁阻对尺寸效应和无序有很强的鲁棒性。该研究对基于拓扑量子态的自旋电子器件应用具有指导意义。

该工作得到国家自然科学基金委（11974153，11921005）、量子科技创新计划（2021ZD0302403）和中国科学院战略重点研究计划（XDB28000000）的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.075422