High-temperature large-gap quantum anomalous Hall insulating state in ultrathin double perovskite films
Notice bibliographique
Résumé
Towards the goal of realizing topological phases in thin films of correlated oxide and heterostructures, we propose here a quantum anomalous Hall insulator (QAHI) in ultrathin films of double perovskites based on mixed $3d\ensuremath{-}5d$ or $3d\ensuremath{-}4d$ transition-metal ions, grown along the [111] direction. Considering the specific case of ultrathin ${\mathrm{Ba}}_{2}{\mathrm{FeReO}}_{6}$, we present a theoretical analysis of an effective Hamiltonian derived from first principles. We establish that a strong spin-orbit coupling at the Re site, ${t}_{2g}$ symmetry of the low-energy $d$ bands, polarity of its [111] orientation of perovskite structure, and mixed $3d\ensuremath{-}5d$ chemistry results in room temperature magnetism with a robust QAHI state of Chern number $C=1$ and a large band gap. We uncover and highlight a nonrelativistic orbital Rashba-type effect in addition to the spin-orbit coupling, that governs this QAHI state. With a band gap of $\ensuremath{\sim}100$ meV in electronic structure and magnetic transition temperature ${T}_{c}\ensuremath{\sim}300\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\mathrm{K}$ estimated by Monte Carlo simulations, our finding of the QAHI state in ultrathin ${\mathrm{Ba}}_{2}{\mathrm{FeReO}}_{6}$ is expected to stimulate experimental verification along with possible practical applications of its dissipationless edge currents.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».