最近,在3/4填充附近的双绞石墨烯(TBG)中,我们发现具有自发铁磁性的量子异常霍尔效应。重要的是,我们还观察到极小电流甚至可以切换磁化方向,这为实现低功耗磁存储器提供了前景。然而,由于人们普遍认为石墨烯中的电荷电流是非磁性的,因此对电流驱动的磁化切换机理知之甚少。在这项工作中,我们证明了在TBG中,扭转和衬底引发的对称性破缺,会使电荷电流产生平面外轨道磁化。此外,平坦带的大贝里曲率使布洛赫电子具有较大的轨道磁矩,因此较小的电流可以产生较大的轨道磁化强度。在实验中,我们进一步证明了电荷电流如何将铁磁TBG的磁化强度切换到3/4填充附近。
Fig. 1 TBG的能量色散。
Fig. 2 布洛赫电子的轨道磁矩。
Fig. 3 应变TBG的磁电响应。
Fig. 4 电流感应的磁化切换。
相关研究成果于2020年由香港科技大学K. T. Law课题组,发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-15473-9)上。原文:Giant orbital magnetoelectric effect and current-induced magnetization switching in twisted bilayer graphene