第一作者:杨海洋 共同第一作者:黄俊武
通讯作者:李玉科 共同通讯作者:雷和畅,罗永康
发表期刊:Chinese Physics Letters
Impact Factor: 4.2 (中科院一区,JCR Q1)
第一单位:杭州师范大学;
合作单位:华中科技大学,中国人民大学,安徽大学,松山湖材料实验室,杭州电子科技大学
论文网址://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/42/8/080706
内容简介:最近,杭州师范大学李玉科课题组与中国人民大学雷和畅教授、华中科技大学罗永康教授联合研究了MnBi2Te4的输运性质,发现其在Néel温度以下,随磁场增大,MnBi2Te4经历从A型反铁磁态到倾斜反铁磁态,再到铁磁态的连续磁相变。在倾斜反铁磁相内,实验上可清晰观测到与非线性磁化不匹配的THE与TNE,表现为霍尔电阻率和能斯特信号的宽峰结构。通过分离常规、反常与拓扑输运贡献,揭示了倾斜反铁磁相中的非共线自旋结构所诱导的实空间Berry曲率是THE与TNE的来源。此外,团队还详细分析了反常霍尔与反常能斯特效应的场强与温度依赖行为,发现其与磁化存在明确的线性关系,验证了材料体系中存在显著的动量空间Berry曲率。
文章亮点:首次在层状范德瓦尔斯反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4的Canted反铁磁相中观察到显著的本征拓扑霍尔效应(THE)与拓扑能斯特效应(TNE)。实验发现,MnBi2Te4的拓扑霍尔电阻率在低温(2 K)时达到约9 µΩ·cm,这一数值显著高于许多已知的拓扑磁性材料。拓扑能斯特信号在10 K附近出现峰值0.1 µV/K,表现出与THE不同的温度依赖特性。上述拓扑输运现象的出现源于倾斜反铁磁相中非共线自旋结构所诱导的Berry曲率效应,凸显了非共线磁有序与拓扑量子输运之间的紧密关联,为进一步探索反铁磁拓扑材料的拓扑输运机制提供了重要的实验依据。
研究意义和重要性:首次在MnBi2Te4这一典型的反铁磁拓扑绝缘体中同时观测到了THE与TNE,并揭示了非共线自旋结构所诱导的真实空间Berry曲率在磁输运中的关键作用。研究结果不仅丰富了我们对磁性拓扑材料中Berry曲率来源与输运机制的认识,也为未来基于反铁磁拓扑材料的自旋电子学与热电器件设计提供了重要的实验依据与理论启发。