近日，任俊峰教授团队在自然指数期刊《Physical Review B》上发表了题为 “Quadratic band crossing induced quantum anomalous Hall effect in monolayer MoTe₂F₂”的研究论文。山东师范大学为唯一署名单位，硕士研究生陈凡政为论文第一作者，任俊峰教授为论文通讯作者。

量子反常霍尔效应(QAHE)在低功耗器件中有着巨大的潜在应用，近年来受到了极大的关注。然而，QAHE仍然面临着全局带隙相对较小和陈数较低的限制。获得大的全局带隙和高陈数一直是QAHE研究的热点。本论文基于紧束缚模型，发现具有二次能带交叉的铁磁材料可以实现大的全局带隙。此外，考虑自旋轨道耦合效应下的二次能带交叉可以实现C=−2的高陈数拓扑状态。

基于紧束缚模型的结果，作者搭建了单层MoTe₂F₂，通过第一性原理计算和低能k.p模型分析，发现单层MoTe₂F₂在费米面附近存在二次能带交叉，在费米面以下也存在线性能带交叉。此外论文还发现，二次能带交叉可以产生一个高的陈数。杂化和轨道的不同贡献形成了二次能带交叉，同时导致了大的全局带隙。二次能带交叉进一步可以通过施加双轴应变和垂直电场来调节，从而可以获得反常谷霍尔效应。该工作不仅提供了一种发现具有大全局带隙和高陈数的二维材料的方法，而且将拓扑电子学和谷电子学结合了起来，有望促进低功耗器件的发展。

文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.075133

以上研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。