近日，任俊峰教授团队在应用物理领域国际著名期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Tunable layer-locked valley Hall effect in ferroelectric-magnetic-valley coupled breathing Kagome bilayer W3Br8”的学术论文。山东师范大学为唯一论文署名单位，硕士研究生刘宇欣为第一作者，任俊峰教授为通讯作者。
不同的二维材料表现出不同的铁电性、磁性和谷特性，而双层材料恰好具有将不同的性质进行耦合的优势，因此如何在特定的双层中实现对以上三种性质的同时耦合和操纵是一个挑战。作者基于有效的k·p模型，提出了一种在呼吸Kagome（BK）材料中实现铁电-磁-谷耦合的特殊机制。两种反铁电态之间的切换可以通过呼吸过程来实现，与此同时伴随着磁相变的产生，最终系统的谷物理特征也可以实现有效调控，这克服了通过外部磁场进行调控的困难。此外，作者还预测了一种BK材料W3Br8，通过第一原理计算，证明了W3Br8单层具有大谷极化而双层可以实现上述耦合机制，并能诱导出不同类型的层锁谷霍尔效应。这项工作不仅提供了一种新型谷电子材料候选，同时也为控制和操纵多层材料中的自旋、谷和层自由度提供了一种新的思路。
以上研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金及山东省高等学校青创科技计划项目的资助。
论文连接：https://doi.org/10.1063/5.0257819
