轴子绝缘体是一类新型的反铁磁拓扑材料，它具有量子化的磁电耦合响应，其轴子场的作用修正了麦克斯韦方程，展开出前所未有的新奇性质，在近年来引起了人们的广泛关注。然而如何进一步有效调控反铁磁轴子绝缘体的基本电磁性质，并获得多种拓扑电子状态之间的相互转换，仍然处于起步阶段。在诸多调控量子材料内秉性质的方案中，超快光场的能带调控具有响应强、速度快、可调节、破坏小等优势，为其量子操纵提供了新的途径。针对这一问题，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室材料创新中心（CAID）周健教授课题组基于Floquet能带工程理论，提出了MnBi₂Te₄和MnBi₂Te₄/Bi₂Te₃薄膜的反铁磁轴子绝缘相转变为陈数可调的量子反常霍尔态的光学策略。其中，MnBi₂Te₄/Bi₂Te₃体系在圆偏振的泵浦光照下，可以经历连续拓扑相变，从而获得高陈数的量子反常霍尔态（最大陈数为±2）。此外，本工作揭示了该体系中隐藏层反常霍尔效应的空间重排。当Bi₂Te₃层插入时，圆偏振光能够将体系的贝里曲率有效地局域于非磁性的Bi₂Te₃层内，表明了MnBi₂Te₄层对Bi₂Te₃层强烈的磁近邻效应。这些发现为层反常霍尔效应在拓扑反铁磁自旋电子学中的可能应用注入了新思路。本工作还计算了两类体系的磁光克尔效应，为实验上全光学诱导和测量拓扑相变提供了理论参考。

日前，该研究成果以“Light-Induced Topological Phase Transition with Tunable Layer Hall Effect in Axion Antiferromagnets”为题，发表于《Nano Letters》上，课题组硕士研究生周聪为论文的第一作者，该工作受到国家自然科学基金的资助。

文章链接https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c01415