近日，学院任俊峰教授团队在自然指数期刊《Physical Review B》上发表了题为“Ferroelectric polarization manipulates the layer-polarized anomalous Hall effect in bilayers with fully compensated ferrimagnetism”的研究论文。山东师范大学为唯一署名单位，硕士研究生程娜为第一作者，任俊峰教授为论文通讯作者。
交替磁体同时具备铁磁体的非相对论自旋劈裂和反铁磁体的零净磁矩的特点，在实际应用中具有极大潜力。然而，由于受到严格对称性要求的限制，二维交替磁体仍然很少见，调节方法也大多不稳定。值得注意的是，最近研究人员指出若材料的相反自旋子晶格的连接方式不属于任意的晶体对称性，则会表现出和交替磁体类似的特点，这类材料被称为全补偿亚铁磁体。与交替磁体相比，全补偿亚铁磁体对结构对称性和自旋群的要求不那么严格，因此具有更简单的实现方法。利用全补偿亚铁磁体对外部磁场的鲁棒性来实现反常和自旋输运功能和控制，特别是实现可调谐的反常霍尔效应具有重要的研究价值。
在低能有效模型的基础上，作者提出了构建完全补偿亚铁磁性的双层膜的一般方法。在完全补偿亚铁磁双层膜中，铁电极化与层间A型反铁磁性之间的耦合诱导了层锁定的贝里曲率，从而提供了抗磁干扰和非相对论自旋分裂的优势。此外，对双层膜施加特定对称操作时，可以改变铁电极化的方向，实现谷指数和层间耦合能的反转。所获得的自旋、谷和层自由度的可调多重耦合会诱导双层全补偿亚铁磁体系产生层极化反常霍尔效应。通过第一原理计算，作者在双层Co2NFCl晶格中施加了对称操作，从而证实了这一机制。这项工作扩大了全补偿亚铁磁体的候选范围，并且为调控多层系统的电子特性提供了新的思路。
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。
文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.195154
