SHMFF用戶德國德累斯頓馬克斯普朗克固體化學物理研究所洪堡學者劉恩克博士與所長Claudia?Felser教授等在具有kagome結構的磁性Weyl半金屬Co3Sn2S2中發(fā)現(xiàn)巨大的反?;魻栃?。研究成果以“Giant?anomalous?Hall?effect?in?a?ferromagnetic?kagome-lattice?semimetal”為題,近期發(fā)表在Nature?Physics上。此工作部分的數(shù)據(jù)采集在穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置(SHMFF)的混合磁體上完成。
Berry曲率描述了能帶結構中價帶和導帶的糾纏作用。通過設計材料中的Berry曲率,并結合對稱性,相對論效應和磁結構的相互作用,可以實現(xiàn)多種不同的拓撲相。具有時間反演對稱性破缺的磁性Weyl半金屬的Berry曲率很大,被認為會產(chǎn)生強烈的內(nèi)稟反?;魻栃?。在Weyl點接近費米能級的磁性Weyl半金屬中有可能實現(xiàn)高溫的量子反常霍爾效應,這對量子計算等具有重要的意義,但之前并沒有找到理想的候選體系。?
Shandite化合物家族中的Co3Sn2S2具有準二維的Co3Sn層并與S原子形成三明治結構,其中Co原子形成Kagome結構并具有垂直面內(nèi)的磁性。在此工作中,研究人員通過測量發(fā)現(xiàn)Co3Sn2S2在高達150K的溫區(qū)內(nèi)具有巨大的反?;魻栃蜆O大的霍爾角,比常規(guī)磁性材料高一個數(shù)量級,預示Co3Sn2S2是一種Weyl半金屬。能帶計算顯示其Weyl點距離費米能級僅有60meV,而且通過磁電輸運測量中觀察到的手征反常行為進一步確定了Co3Sn2S2是一種磁性Weyl半金屬。之后研究人員在穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置上進行的更強磁場下的磁電輸運測量中成功觀察到了該磁性體系的SdH量子振蕩,通過分析實驗結果再次驗證了能帶計算結果的正確性,為該磁性Weyl半金屬提供了重要的磁電輸運行為特征。?
該工作發(fā)現(xiàn)了一類新的磁性Weyl半金屬,并首次在磁性Weyl半金屬實現(xiàn)了巨大的內(nèi)稟反?;魻栃瑸閷崿F(xiàn)室溫下的量子反?;魻栃峁┝艘环N途徑。?
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Co3Sn2S2在穩(wěn)態(tài)強磁場中觀察到的SdH量子振蕩及由此得到的有效質(zhì)量隨溫度的變化