Quantum anomalous Hall (QAH) effect generates quantized electric charge Hall conductance without external magnetic field. It requires both nontrivial band topology and time-reversal symmetry (TRS) breaking. In most cases, one could break the TRS of time-reversal invariant topological materials to yield QAH effect, which is essentially a topological phase transition. Conventional topological phase transition induced by external field/stimulus needs a route along which the bandgap closes and re-opens. Hence, the phase transition occurs only when the magnitude of field/stimulus is larger than a critical value. In this work we propose that using gapless surface states, the transition can happen at arbitrarily weak (but finite) external field strength. This can be regarded as an unconventional topological phase transition, where the bandgap closing is guaranteed by bulk-edge correspondence and symmetries, while the bandgap reopening is induced by external fields. We demonstrate this concept on the 2D surface states of 3D topological insulators like $\rm Bi_2Se_3$, which become 2D QAH insulators once a circularly polarized light is turned on, according to van Vleck's effective Hamiltonian in Floquet time crystal theory. The sign of quantized Chern number can be controlled via the chirality of the light. This provides a convenient and dynamical approach to trigger topological phase transitions and create QAH insulators.
Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
Beijing Normal University（北京师范大学）；Renmin University of China（中国人民大学）；Ningbo University（宁波大学）；Qufu Normal University（曲阜师范大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
Linear magnetization dependence of the intrinsic anomalous Hall effect
从实验和理论上研究了Mn $_5$ Ge $_3$铁磁薄膜的反常霍尔效应。我们分离了对实验反常霍尔效应的本征和非本征贡献，并利用第一性原理方法从布洛赫态的Berry曲率计算了本征反常霍尔电导率.本征反常霍尔电导率线性依赖于磁化强度，这可以从有限温度下自旋取向的长波长波动来理解。理论和实验之间的定量一致性非常好，不仅在0 K附近，而且在有限温度下，高达约240 K（0.8 T $_C$ }）
Quantized Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulators
霍尔效应、反常霍尔效应和自旋霍尔效应分别是由洛伦兹力和自旋轨道耦合引起的固体中的基本输运过程。近年来，人们发现了量子形式的霍尔效应和自旋霍尔效应。然而，量子化反常霍尔（QAH）效应尚未在实验上实现。在QAH绝缘体中，自发磁矩和自旋-轨道耦合结合产生拓扑非平凡的电子结构，导致量子化的霍尔效应而无需任何外部磁场。在这项工作中，基于最先进的第一性原理计算，我们预测的辉碲铋矿半导体Bi $_2$ Te $_3$，Bi $_2$ Se $_3$，和Sb $_2$ Te $_3$形成磁有序的绝缘体时，掺杂过渡金属元素（Cr或Fe），在鲜明对比，传统的稀磁半导体中，自由载流子是必要的调解磁耦合。二维薄膜中的磁序产生了以有限的陈数为特征的拓扑电子结构，具有量子化的霍尔电导$e^{2}/h$。长期追求的QAH绝缘体状态的实验实现可以在室温下实现稳健的无耗散电荷传输。
在磁性金属中，霍尔电阻通常被认为是普通霍尔电阻和异常霍尔电阻之和。本文指出，当正常霍尔角或反常霍尔角不小时，这种经验关系不再成立。利用适当的电导率关系，我们揭示了一个意想不到的磁电阻（MR）引起的异常霍尔效应（AHE）。出现$B$线性MR，斜率的符号取决于异常霍尔角的符号，从而产生特征性的蝴蝶结形状。单频带系统中的霍尔电阻可以表现出非线性，这通常被认为是双频带系统的特征。霍尔中出现一个$B$对称组件。这些效应反映了普通霍尔效应和AHE之间的根本区别。此外，我们实验重现不寻常的MR和霍尔之前报道的Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$，并表明这些观察可以很好地解释所提出的机制。在量子反常霍尔绝缘体中经常观察到的MR进一步证实了这一观点。这种效应也可以解释在非磁性三维拓扑狄拉克半金属中观察到的大MR。
Quantum-Hall to Insulator Transition in Ultra-low-carrier-density Topological Insulator Films and a Hidden Phase of the Zeroth Landau Level
在磁场作用下的拓扑表面态的一个关键特征是在零能量处存在第零朗道能级。尽管如此，探测第零朗道能级一直具有挑战性，因为大的电子空穴水坑涂抹了它的能量景观。在这里，通过开发超低载流子密度的拓扑绝缘体Sb $_2$ Te $_3$薄膜，我们能够达到一个极端的量子极限的拓扑表面状态，并揭示了一个隐藏的相位在零朗道水平。首先，我们发现了一个意想不到的量子霍尔到绝缘体的转变附近的零朗道水平。然后，通过详细的标度分析，我们发现这种量子霍尔到绝缘体的转变属于一个新的普适类，这意味着这里发现的绝缘相具有与非拓扑系统中的绝缘相根本不同的起源。
Magnetic-field-induced quantized anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$
在磁性拓扑绝缘体中，非平凡能带拓扑与磁序合谋产生奇异的物质态，最好的例子是量子反常霍尔（QAH）绝缘体和轴子绝缘体。到目前为止，这种磁性拓扑绝缘体是通过在拓扑绝缘体中掺杂磁性原子而获得的。然而，无规磁性掺杂剂不可避免地引入阻碍材料中量子效应的进一步探索的无序。在这里，我们解决了这个困境，通过探测量子输运在MnBi $_2$ Te $_4$薄片-一个拓扑绝缘体与内禀磁秩序。在这种层状范德华晶体中，铁磁层彼此反平行耦合，因此MnBi $_2$ Te $_4$是反铁磁体。磁场，然而，对齐所有的层，并诱导层间铁磁秩序，我们发现，量子化的异常霍尔响应出现在原子薄的MnBi $_2$ Te $_4$在一个中等的磁场。因此，MnBi $_2$ Te $_4$成为第一个表现出量子化反常霍尔效应的本征磁性拓扑绝缘体。这一结果确立了MnBi $_2$ Te $_4$作为进一步探索各种拓扑现象的理想场所。
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
Exploring interfacial exchange coupling and sublattice effect in heavy metal/ferrimagnetic insulator heterostructures using Hall measurements, x-ray magnetic circular dichroism, and neutron reflectometry
Normal and intrinsic anomalous Hall effect in Nb1-yFe2+y
本文研究了Nb_（1-y）Fe_（2 +y）系列样品的霍尔效应。正常和异常的贡献，观察到正正常霍尔效应在高温下占主导地位。一致的异常贡献的分析是唯一可能的富铁Nb 0.985 Fe 2.015具有铁磁基态。在这里，一个积极的正常霍尔系数被发现在所有的温度与适度的最大值在自旋密度波过渡。反常的霍尔效应与本征（贝里相）贡献一致，本征贡献在有序温度TC以下是恒定的，在TC以上连续消失。对于化学计量的NbFe 2和富Nb的Nb 1.01 Fe 1.99-都具有自旋密度波基态-霍尔电阻率的额外贡献阻碍了完整的分析，并表明需要更复杂的模型的异常霍尔效应在巡回反铁磁体。
