全国24小时空降附近_全国空降24小时服务联系方式_同城空降全国可飞

综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话：021-64321087
  • 商业服务电话：13918059423
  • 技术服务电话：13918059423
  • 联系人：崔老师 
  • 服务邮箱：shxtb@163.com
  • 地址：上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

笼目六角反铁磁Mn3Ga单晶室温大反常霍尔效应

日期： 2024-04-22
浏览次数: 6
来源：中科院物理研究所


笼目（kagome）结构磁性材料具有独特的准二维晶体结构、可调控的拓扑能带结构和磁结构，从而表现出大的反常输运行为、磁斯格明子、手性反常等诸多新奇的物理特性。其中，笼目六角反铁磁Mn3X（Ga、Ge、Sn）合金具有拓扑能带结构，可以表现出大的磁电响应效应。同时，兼具反铁磁无杂散场、本征频率高等特性，是新型反铁磁自旋电子学器件理想的候选材料。近年来，Mn3Sn和Mn3Ge在实验上已经相继被证实其具有大的反常霍尔效应，反常能斯特效应等，而笼目六角Mn3Ga单晶始终未被报道。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心怀柔研究部HM03课题组长期从事新型磁性功能材料的开发及物性研究，近年来对六角结构磁性材料体系有着深入的研究。例如，开发了具有自主知识产权的宽温区跨室温斯格明子新材料体系【Adv. Mater. 28, 6887(2016)；Adv. Mater. 29, 1701144 (2017)；Nano Lett. 18, 1274 (2018)；Nano Lett. 20, 868 (2020)】，并在物性调控和器件物理研究方面取得了一系列进展【Nature 561, 91 (2018)；Adv. Mater. 32, 1904815 (2019)； ASC Nano 13, 922 (2019)；Nat. Commun. 13, 5991 (2022)】。
最近，课题组博士后宋林轩、博士生周凤和刘永昌特聘研究员等，在笼目六角反铁磁Mn3Ga单晶的制备及物性研究方面取得了重要进展。Mn3Ga为六角晶体结构，空间群为P63/mmc，由 Mn原子构成的笼目晶格以及晶格中心位置的Ga原子沿z轴堆砌而成，笼目晶格内三个近邻Mn原子的磁矩互呈120°形成非共线反铁磁结构。相较于Mn3Sn和Mn3Ge，Ga原子的价电子较少，正分Mn3Ga的费米能级距外尔点相对较远，理论预测其反常霍尔电导率较小（Phys. Rev. B 95, 075128 (2017).）。而经过课题组长期对Mn3Ga合金结构的研究，发现Mn3Ga多晶在富Ga的情况下可以稳定存在，并表现出交换偏置效应、拓扑霍尔效应等物理现象【J. Appl. Phys. 131, 173903 (2022)；J. Magn. Magn. Mater. 536, 168109 (2021)；Appl. Phys. Lett. 119, 152405 (2021).】。进一步，通过理论预测发现，Mn2.43Ga中Ga原子过量可以使费米能级上移，增大贝利曲率进而诱发大的反常霍尔效应。基于上述发现，通过助溶剂法，他们首次制备出了偏分的Mn3Ga单晶Mn2.4Ga（图1）,并发现了Mn2.4Ga具有明显的各向异性大反常霍尔效应（见图2）。当磁场施加于笼目晶格面内时反常霍尔电导最大，室温反常霍尔电导率最大可达150 Ω-1cm-1，优于Mn3Sn和Mn3Ge（~20 Ω-1cm-1、50 Ω-1cm-1）。低温下最大可达527 Ω-1 cm-1，与理论预测结果（约530 Ω-1cm-1）相近。通过磁性测量发现，Mn2.4Ga的奈尔温度在435K，M-H曲线随磁场呈线性变化，表现出典型的反铁磁特性。该材料仅在笼目晶格面内具有微弱的磁性（0.002-0.05 μB/f.u.@10-300 K），说明反常霍尔效应并不依赖于材料磁性（见图3）。角度依赖的反常霍尔效应测量结果表明，当磁场由笼目晶格面内向面外转动时，反常霍尔电导率仅发生符号变化而数值基本不变（见图4）。进一步说明，反常霍尔效应不依赖于材料磁性而源自于非共线反铁磁结构引起的非零贝利曲率。通过与其他典型磁性材料和拓扑磁性材料对比，可以发现Mn2.4Ga的反常霍尔电导率与纵向电导率以及磁化强度-反常霍尔电导的关系均处于拓扑磁性材料区域（见图5）。
该工作首次制备出了偏分的Mn3Ga单晶，填补了笼目六角反铁磁材料Mn3X（Ga、Ge、Sn）中对Mn3Ga单晶的研究空白，发现了Mn3Ga中费米能级调控反常霍尔效应的机制，为反铁磁自旋电子学器件提供了新的候选材料和设计思路。
相关研究内容以题名为“Large Anomalous Hall Effect at Room Temperature in a Fermi-Level-Tuned Kagome Antiferromagnet” 于2024年2月27日在线发表于《Advanced Functional Materials》杂志上，并已申请中国专利（公开号：CN 116892062 A）该项研究工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支持。
文章链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202316588
Hot News / 相关推荐
  • 2024 - 11 - 26
    点击次数: 1
    来源：清华大学出版社学术期刊1、导读本工作通过快速烧结合成8组元高熵稀土钽酸盐(8RE1/8)TaO4，与单组分稀土钽酸盐和8YSZ相比，(8RE1/8)TaO4在1200 ℃时的本征热导率分别降低了30.0%~31.1%和59.2%~67.5%，并且在100至1200 ℃的整个温度范围内都表现出较低的本征热导率。这是声子-声子、晶界、畴界、位错和缺陷散射的结果。此外，(8RE1/8)TaO4的离...
  • 2024 - 11 - 26
    点击次数: 1
    来源：云南大学近日，云南大学胡万彪团队（现代工学院/材料与能源学院/电镜中心/云南省电磁材料与器件重点实验室）在Nature Communications发表题为“Atomic-level direct imaging for Cu(I) multiple occupations and migration in 2D ferroelectric CuInP2S6”的研究论文。二维范德华铁电材料因...
  • 2024 - 11 - 25
    点击次数: 60
    来源：广西大学物理科学与工程技术学院Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶（NCs）因其大斯托克斯位移和明亮的橙红光发射，在光电器件领域展现出巨大潜力。然而，低光致发光量子产率（PL QY）和稳定性问题一直制约其应用。近期，我院纳米光子学团队研究通过稀土元素、碱土金属离子共掺杂以及后处理技术，成功提升了Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发光性能，为其在高效光电器件中的应用奠定了新基础。通过引入稀土...
  • 2024 - 11 - 25
    点击次数: 56
    来源：西安交通大学卤化铅钙钛矿量子点（QDs），这一新型半导体材料界的璀璨明星，凭借其卓越的光致发光量子产率（PLQY）、优异的色纯度、宽广的色域调节能力以及出色的溶液加工性，正在薄膜光电器件领域大放异彩。在钙钛矿QDs的研究与应用中，表面配体对于QDs的PLQY、稳定性和载流子传输性能起着至关重要的作用。因此，在开发高性能钙钛矿QDs和制备高效的量子点发光二极管（QLEDs）的过程中，合理地选择...
    • Copyright ?Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位：上海市稀土协会　指导单位：上海市稀土材料开发应用办公室　承办单位：上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务