《AppliedPhysics Letters》发表研究生刘欣雨完成的单层Mo₂CSCl中发现亚铁谷高阶拓扑绝缘体研究新成果

二维二阶拓扑绝缘体表现出(d-2)维高阶非平凡体边界对应，导致二维情况下位于带隙中的零维拓扑角态，这可以用更可行的方法来完成能量存储和收获。与谷极化共存的铁磁和反铁磁二阶拓扑绝缘体近年来受到越来越多的关注，而二维亚铁磁谷极化二阶拓扑绝缘体尚未见报道。因此，将二维谷极化高阶拓扑材料扩展到亚铁磁体系中可以加深对各种磁性结构中高阶拓扑物理的理解，具有重要的理论和实践意义。

我们构建了具有对称性约束的二维六带紧束缚模型，证明了亚铁磁性、二阶拓扑和谷极化共存的可能性，并预测单层Mo₂CSCl是二维亚铁谷二阶拓扑绝缘体。基于第一性原理计算，Mo₂CSCl具有本征亚铁磁极化。通过声子谱、分子动力学模拟、弹性常数，证明了体系的稳定性。磁轴沿着面外时，价带K和K¢处的自发谷极化值高达109meV。通过蒙特卡罗模估计居里温度为100 K，可以用于实验。通过搭建三角形纳米片，发现二阶拓扑角态对磁场方向具有鲁棒性。Mo₂CSCl的MAE与外加电场呈线性关系。特别是，我们可以通过利用外磁场反转磁化方向来同步控制角态和谷极化的方向。我们的研究结果探索了二维亚铁磁高阶拓扑材料和谷极化材料的候选材料。

本工作发表在国际物理领域知名期刊App.Phys. Lett.上（中科院二区，NatureIndex期刊），研究生刘欣雨为论文第一作者，纪维霄副教授为通讯作者。本文获得泰山学者工程（No.ts20190939）、山东省自然科学基金（No. ZR2023MA091和ZR2020QA052）、国家自然科学基金（No. 52173283）和济南市科技局“新高校20条”创新团队计划（No. 2021GXRC043）的资助。