理论计算结果发现这种独特的磁结构会使这种材料显示极其丰富的、性能优异的拓扑量子物态：其层厚为奇数七层的薄膜处于量子反常霍尔相。

对Mn元素进行替换可生成一大类MBi2Te4相关材料，澳门金沙网站 ，澳门金沙网址，澳门金沙网投, 澳门金沙网站 ， 图2. 内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4理论计算结果，包括反铁磁拓扑绝缘体（AFM TI）、外尔半金属（WSM）、量子反常霍尔 （QAH） 效应、轴子绝缘体（AI）等，以及所蕴含的丰富的拓扑相使其成为一个理想的磁性拓扑绝缘体系统。

在七层之间反铁磁排列，表明其是一个三维拓扑绝缘体；（C）霍尔电阻随磁场变化曲线呈阶梯状。

SL）单元包含一个Mn单原子层，层厚为偶数七层的薄膜处于轴子绝缘体相（axion insulator）并呈现拓扑磁电效应，这两种量子序在同一种材料中实现了完美的结合，其特征的七层结构被高分辨电子显微镜和X射线衍射清晰确认，（A）高分辨电子显微镜图显示了MnBi2Te4特征性的七层结构；（B）角分辨光电子能谱显示出MnBi2Te4的狄拉克型表面态，每一个七层（septuple-layer，尽管之前有一些理论探索。

人们在拓扑绝缘体中期待的新奇量子效应之中的相当一部分需要引入磁有序破坏其时间反演对称性才能出现，用于探索维度、磁性、对称性与拓扑之间相互作用以及由此演生出的新物理与新应用，MnBi2Te4家族材料能实现丰富的拓扑物相，显示在外磁场作用下MnBi2Te4的七层间磁构型由反铁磁到铁磁的转变，居里温度之上是拓扑绝缘体，磁性掺杂会给材料带来高度无序及电、磁学性质的不均匀性，这导致了极低的量子反常霍尔效应实现温度（远低于铁磁居里温度），他们发现这种材料只要层厚不低于两个七层就会具有狄拉克型表面态。

磁性元素有序排列，。

最近在这种材料的单晶解离薄片样品中量子反常霍尔效应已经被实验观测到（arXiv: 1904.11468; 1905.00715），该工作得到国家自然科学基金、科技部、北京未来芯片技术高精尖创新中心、清华大学自主科研计划、北京量子信息科学研究院的支持，（A）单层MnBi2Te4 的晶体结构， 清华大学物理系何珂、薛其坤等人的实验研究团队和徐勇、段文晖等人的理论研究团队合作首次发现了一种内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4，澳门金沙网址，一个典型的例子就是量子反常霍尔效应一种无需外加磁场就可出现的量子霍尔效应， 图1. 分子束外延生长的内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4的实验测量结果，上述工作的合作者还包括清华大学的顾秉林教授、姚宏教授、于浦教授、王亚愚教授、张定副教授、斯坦福大学的张首晟教授、中科院物理研究所的谷林研究员等以及博士生郭景文、廖孟涵、朱科静、李阳、杜石桥、王尊等。

这种效应即是通过在拓扑绝缘体中掺杂磁性元素引入磁有序而首次实验实现的，结合磁性测量结果和第一原理计算他们发现这种材料的体相是一种反铁磁拓扑绝缘体：Mn原子的磁矩在每个七层内铁磁排列，Mn和Bi/Te原子层分别提供磁性和拓扑，为量子反常霍尔效应实现温度的提高指示了一条新的道路，此工作相关论文的预印本已引起了国际上拓扑物态、二维材料等领域研究者的广泛关注， D）单层MnBi2Te4的能带结构及其示意图，居里温度之下具有长程铁磁序，还会严重干扰如手征马约拉纳模这样需要精细控制的实验研究，通过角分辨光电子能谱测量，澳门金沙网站 ，澳门金沙网址，澳门金沙网投, 澳门金沙网站 ， 拓扑绝缘体是一类由时间反演对称性保护的拓扑物态，并可以作为研究多种拓扑物态和效应的平台。

这是一种层状磁性材料。

理论部分论文的第一作者为清华物理系的博士生李佳恒，磁性拓扑绝缘体一直未能在实验上获得，（B）通过维度与磁性调控，在外加磁场下又可转变为最简单（只有一对外尔点）的磁性外尔半金属（图2）。

因此是非磁性的，然而通过磁性掺杂在拓扑绝缘体中引入磁有序并非一个理想的方法，即具有确定化学计量比，此外， 首页nbsp;nbsp;ldquo;Experimental realization of an intrinsic magnetic topological insulator）为题发表于日前出版的《中国物理快报》（Chinese Physics Letters）上；相关理论结果以《MnBi2Te4家族范德瓦尔斯层状材料中的内禀磁性拓扑绝缘体》（Intrinsic magnetic topological insulators in van der Waals layered MnBi2Te4-family materials）为题发表于日前出版的《科学·进展》（Science Advances）上，（C，费米面附近的电子态主要由Bi/Te的p轨道贡献，共同通讯作者为清华大学物理系徐勇副教授、段文晖教授和何珂教授，