近日，我院青年教師張婷在層霍爾效應研究方面取得新突破，相關成果“Gate-controllable quadri-layertronics in 2D multiferroic antiferromagnet”發表于Materials Horizons。該雜志是由英國皇家化學學會（RSC）出版的國際學術期刊，致力于報道材料科學領域的前沿研究，影響因子為12.2。張婷博士為論文通訊作者兼第一作者，濟南大學為第一單位。
層霍爾效應是一種源于貝里曲率與層自由度耦合的物理現象，在信息編碼和器件設計中具有重要潛力。以往研究普遍認為，層霍爾效應與其他貝里曲率相關的霍爾效應類似，受到“二態”物理的限制，這在一定程度上制約了其功能擴展和多態信息處理的能力。張婷等人從對稱性分析和k·p模型出發，創新性地提出了四態層電子學（quadri-layertronics）的概念，展示了二維多鐵反鐵磁四層結構中，通過耦合面外鐵電性與能谷物理，可實現層鎖定的貝里曲率與四種不同層物理狀態的霍爾效應響應。
研究表明，通過柵壓調控層間偶極排布，可實現對四態層霍爾效應的精確操控，進而實現特定層中霍爾效應的選擇性激發與探測。進一步地，通過第一性原理計算驗證了該機制在四層多鐵反鐵磁材料OsCl2中的實現可行性，展示了四種可切換的層霍爾態的構建與調控路徑。這一工作突破了以往層霍爾效應的二態限制，為多態信息存儲與調控提供了新的思路，拓展了層電子學的物理研究。
圖1. 門控二維多鐵反鐵磁材料中四態層電子學的示意圖
撰稿：張婷 編輯：弋媛、吳文棋 審核：叢菡菡
