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近年来，磁性外尔半金属（magnetic Weyl semimetal）因其磁与拓扑性相互作用下的丰富物理现象受到了高度关注，尤其是外尔节点引起的增强的贝里曲率，在磁输运、磁热、磁光效应中都发挥了重要作用。II 型磁性Weyl 半金属Co3Sn2S2因其表面 Fermi arcs、巨大的反常霍尔效应以及负平带磁性等独特现象而成为研究热点。然而，关于Co3Sn2S2磁性外尔半金属中的超快自旋动力学性...
基于过渡金属的笼目晶格（kagome lattice）化合物，是探索几何阻挫、关联效应、磁性及拓扑等丰富物理性质的重要材料体系。Co3Sn2S2是具有笼目晶格的磁性外尔半金属，具有内禀反常霍尔效应、拓扑表面态费米弧、手性异常负磁电阻等新奇拓扑物性，是当今凝聚态物理中最有趣的研究对象之一。扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电子能谱等实验发现，Co3Sn2S2的部分物性与特定解理表面密切相关，如自旋轨...
中国科学院物理所等发现磁性外尔半金属Co3Sn2S2的表面笼目电子结构（图）
金属 电子结构 凝聚态物理
2023/10/2
基于过渡金属的笼目晶格（高加米格子，高加米格子）化合物，是探索几何阻挫、关联效应、磁性及拓扑等丰富物理性质的重要材料体系。Co3Sn2S2是具有笼目晶格的磁性外尔半金属，具有内禀反常霍尔效应、拓扑表面态费米弧、手性异常负磁电阻等新奇拓扑物性，是当今凝聚态物理中最有趣的研究对象之一。扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电子能谱等实验发现，Co3Sn2S2的部分物性与特定解理表面密切相关，如自旋轨道极化...
北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室叶堉研究员，北京大学材料科学与工程学院侯仰龙教授与中国科学院物理研究所刘恩克研究员等合作在磁性外尔半金属Co3Sn2S2中观测到自旋转移力矩导致的高效电流调制磁性效应，揭示了磁性外尔半金属在超低能耗自旋电子学器件的应用前景。2022年12月22日，相关研究以“Co3Sn2S2中通过电流辅助畴壁运动进...
北京大学物理学院吴孝松课题组在磁性外尔半金属中发现新奇霍尔和磁阻效应（图）
磁性外尔半金属 霍尔效应 磁阻效应
2021/10/14
随着大量拓扑材料涌现，拓扑物态领域的重心正在从单纯的新材料发现转移到对其新奇性质，尤其是电学输运性质的探索上来。这不仅有助于理解这类量子物态，也为拓扑材料的未来应用奠定基础。迄今已在非磁性的拓扑外尔半金属中观察到由手性反常导致的负磁阻和面内霍尔效应，在提供判定拓扑物态手段的同时也加深了人们对能带拓扑性质的认识。
2021年1月7日，中科院发布2020年度科技创新亮点成果，物理所“在磁性外尔半金属中首次提出‘自旋轨道极化子’新概念”成果入选其中。物理所高鸿钧院士研究团队与合作者在国际上首个具有内禀磁性的外尔费米子体系中发现“自旋轨道极化子”。他们利用自主设计组装的国际顶尖水平的极低温-强磁场-扫描隧道显微系统，在磁性外尔费米子体系Co3Sn2S2中发现其非磁性原子层上的单原子缺陷周围形成了空间局域的“自旋轨...
中国科学院物理研究所等在磁性外尔半金属中首次提出“自旋轨道极化子”概念（图）
磁性外尔 半金属 自旋轨道极化子 概念
2020/11/11
磁性量子材料的缺陷工程及其局域量子态自旋的调控，有望构筑未来实用化的自旋量子器件，是目前凝聚态物理研究的热点领域之一。近几年，基于过渡金属的笼目晶格（kagome lattice）化合物是揭示和探索包括几何阻挫、关联效应和磁性以及量子电子态的拓扑行为等在内的丰富的物理学性质的一个新颖材料平台。在这些近层状堆叠的晶体材料中，过渡金属元素原子呈三角形和六边形在平面内交替排列，形成了独特的拓扑结构，例如...
磁性外尔半金属中局域无序诱发的拓扑能带调制效应(图)
磁性外尔半金属 异常增强 AHC 拓扑能带
2021/8/18
作为动量空间中的赝磁场，贝利曲率描述了电子波函数的几何相位。对整个布里渊区中所有占据态电子的贝利曲率积分能够获得内禀的反常霍尔电导 (AHC)，即反常霍尔效应内禀贡献。内禀AHC与两个因素密切相关：一是由费米能级EF位置决定的电子占据情况；另一个是EF附近的能带结构特征。在磁性拓扑半金属材料中，外尔点和带能隙的节线环能够产生拓扑增强的贝利曲率，有望产生巨大的内禀AHC。因此，磁性拓扑半金属成为获得...
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室EX1组谌志国特聘研究员指导硕士研究生徐越山，与西南科技大学赵建洲博士等合作者开展了磁性外尔半金属Co3Sn2S2中电子关联效应的红外光谱研究。如图(b)所示，低温下（温度T = 8 K时）Co3Sn2S2的电荷动力学的结果显示，其光谱实验获得的电子动能约为不考虑电子间关联的第一性原理计算的50%。这表明Co3Sn2S2在铁磁态...
反常霍尔效应是霍尔效应的各种物理版本中基础而重要的一员，且与温度梯度驱动的反常能斯特效应在物理根源上有着密切的关系。经过一个多世纪的研究，人们认识到反常霍尔效应的物理机制包括贝利曲率相关的内禀机制和杂质散射相关的外禀机制。作为动量空间中的赝磁场，贝利曲率是布洛赫电子的带间相互作用。在对称破缺的拓扑材料中，在自旋轨道耦合作用下，外尔节点及节线环能隙等能带结构可以产生拓扑增强的贝利曲率。在时间反演对称...
磁性外尔半金属Co3Sn2S2红外光谱研究进展（图）
磁性外尔 半金属Co3Sn2S2 红外光谱 光电导谱
2020/3/13
非磁性外尔半金属TaAs家族材料的发现，使得研究具有手征性的电子态——外尔点，及其导致的新物性、新现象成为可能，受到了广泛的关注，开辟了拓扑半金属研究新方向。因而，实现并研究外尔半金属的另一半，磁性外尔半金属，就显得更为急迫和重要。磁性外尔半金属能够实现具有最少外尔点的最简单外尔半金属，可用于实现具有本征磁性的量子反常霍尔效应，还提供了通过外磁场来调节外尔点及其相关效应的新调控手段，具有十分广阔的...