【產(chǎn)通社，1月22日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心田明亮課題組利用磁輸運(yùn)方法，近日在本征反鐵磁拓?fù)浣^緣體MnBi2Te4中發(fā)現(xiàn)體態(tài)軌道磁矩產(chǎn)生的四重對稱性的平面霍爾效應(yīng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nano Letters上 。

當(dāng)前，拓?fù)淞孔硬牧嫌捎谄洫?dú)特的性能，在未來低功耗量子自旋器件中頗具應(yīng)用價(jià)值，是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在拓?fù)洳牧现�，貝里曲率和軌道磁矩是兩個(gè)基本的贗矢量，對材料物性產(chǎn)生重要影響。軌道磁矩在谷電子學(xué)和手性磁效應(yīng)中具有重要作用，而相比貝里曲率研究，關(guān)于軌道磁矩相關(guān)新奇物性的研究較少。近年來，本征反鐵磁拓?fù)浣^緣體MnBi2Te4受到廣泛關(guān)注。這個(gè)體系具有豐富的物性，如量子反�；魻栃�(yīng)、拓?fù)漭S子態(tài)等，并為探討軌道磁矩和貝里曲率對量子輸運(yùn)現(xiàn)象的影響提供了良好的平臺。

科研人員利用微納加工技術(shù)，制備出基于MnBi2Te4納米片的Hall-bar器件，通過平面霍爾效應(yīng)的測量，探究了貝里曲率和軌道磁矩對輸運(yùn)現(xiàn)象的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在低溫下弱磁場（B < 7T）下，平面霍爾效應(yīng)表現(xiàn)出二重對稱性且電阻各項(xiàng)異性大于零。分析顯示，這種π周期的平面霍爾效應(yīng)可歸因于無能隙的拓?fù)浔砻鎽B(tài)。而當(dāng)體系進(jìn)入極化鐵磁態(tài)時(shí)（B > 10T），平面霍爾效應(yīng)的周期從π轉(zhuǎn)變成π/2，同時(shí)幅值由正變?yōu)樨?fù)。為了闡明π/2周期的物理機(jī)制，研究人員進(jìn)行理論計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，π/2周期的平面霍爾效應(yīng)來源于體態(tài)Dirac電子的拓?fù)滠壍来啪�，且理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，由于體態(tài)和表面態(tài)的競爭，平面霍爾效應(yīng)發(fā)生非平庸演化。該研究揭示了軌道磁矩誘導(dǎo)的新穎電磁效應(yīng)，也為磁性拓?fù)洳牧显诘凸淖孕娮訉W(xué)中的應(yīng)用提供了指引。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、強(qiáng)磁場安徽省實(shí)驗(yàn)室等的支持。查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky/202201/t20220118_4822718.shtml，以及https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c03232。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）