由于强相互作用可能导致新的拓扑相和拓扑跃迁,因此对具有电子关联的拓扑量子材料的研究是物理学的前沿。本文报道了一类可果美磁体RMn $_6$ Sn $_6$的量子输运性质与量子极限陈氏磁体TbMn $_6$ Sn $_6$的量子输运性质相似。拓扑输运的家庭,包括量子振荡与非平凡的Berry相位和大的反常霍尔效应所产生的Berry曲率场,点的存在,有质量的狄拉克费米子。我们的观察表明稀土磁性和拓扑电子结构之间的密切关系,表明稀土元素可以有效地工程在可果美磁体的陈量子相位。
英文摘要:
Exploration of the topological quantum materials with electron correlation is at the frontier of physics, as the strong interaction may give rise to new topological phases and transitions. Here we report that a family of kagome magnets RMn$_6$Sn$_6$ manifest the quantum transport properties analogical to those in the quantum-limit Chern magnet TbMn$_6$Sn$_6$. The topological transport in the family, including quantum oscillations with nontrivial Berry phase and large anomalous Hall effect arising from Berry curvature field, points to the existence of massive Dirac fermions. Our observation demonstrates a close relationship between rare-earth magnetism and topological electron structure, indicating the rare-earth elements can effectively engineer the Chern quantum phase in kagome magnets.
Anomalous Hall effect in distorted kagome magnets (Nd, Sm)Mn$_6$Sn$_6$
本文报道了NdMn $_6$ Sn $_6$和SmMn $_6$ Sn $_6$单晶的磁性和电学性质。与含重稀土的RMn $_6$ Sn $_6$化合物中的原始kagome晶格相比,它们结晶成具有扭曲的Mn基kagome晶格的结构。它们是高温铁磁体,其R磁矩与Mn磁矩平行。我们观察到一个大的固有异常霍尔效应(AHE),是在很宽的温度范围内的亚铁磁,重R兄弟姐妹相媲美。我们的结论是,它们的本征AHE源于锰基kagome晶格,就像在重RMn $_6$ Sn $_6$。
A new family of disorder-free Rare-Earth-based kagomé lattice magnets: structure and magnetic characterizations of RE3BWO9 (RE=Pr, Nd, Gd-Ho) Boratotungstates
Epitaxial Growth and Domain Structure Imaging of Kagome Magnet Fe$_3$Sn$_2$
具有可果美晶体结构的磁性材料具有丰富的物理性质,如阻挫磁性、Skyrmion形成、拓扑平带和Dirac/Weyl点。直到最近,大多数关于可果美磁体的研究都是在大块晶体或多晶薄膜上进行的。本文报道了用原子层分子束外延法合成高质量的拓扑型可果美磁体Fe $_3$ Sn $_2$外延膜。外延Pt(111)上的Fe $_3$ Sn $_2$的结构和磁性表征确定了具有c面取向和面内磁易轴的高度有序的膜。局部磁结构的异常能斯特效应成像的研究揭示了在平面取向的微米尺寸的域。通过原子层分子束外延实现高质量薄膜打开了探索该系统的丰富物理的大门,并通过将Fe $_3$ Sn $_2$与其他材料连接来研究新的自旋电子现象。
Anomalous magnetotransport in a non-collinear correlated kagome ferromagnet MgMn6Sn6
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences(S.N. 玻色基础科学国家中心);Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids(马克斯·普朗克固体化学物理研究所);ISIS Neutron and Muon Source, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory(ISIS中子与μ子源,科学与技术设施委员会,拉瑟福德阿普尔顿实验室);School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Goa(印度果阿理工学院物理科学学院)
Synthesis, structure and magnetism of the new $S=\frac{1}{2}$ kagome magnet NH$_4$Cu$_{2.5}$V$_2$O$_7$(OH)$_2$.H$_2$O
晶格维数为$>1$的量子自旋液体态的研究是固体物理学中一个长期存在的问题。关键的候选材料是$S=\frac{1}{2}$ kagome磁体,因为它们能够在其受抑几何的高简并性内容纳量子涨落。对越来越多的已知$S=\frac{1}{2}$ kagome磁性材料库的研究挑战了我们对可能的QSL状态的理解,例如,最近在kapellasite中发现的手性自旋液体基态表明,即使具有铁磁最近邻交换的磁体也不一定是微不足道的,并且超越简单单线态叠加的QSL状态是可能的。在这里,我们概述了候选QSL材料,$S=\frac{1}{2}$可果美磁体NH $_4$ Cu $_{2.5}$ V $_2$ O $_7$(OH)$_2$ .H $_2$ O的合成、结构和初步磁性表征。NH $_4$ Cu $_{2.5}$ V $_2$ O $_7$(OH)$_2$ .H $_2$ O的晶体结构具有几何“完美”kagome晶格的3重对称性,而磁性显示出铁磁和反铁磁特征之间的竞争,让人联想到kapellasite。
Record-high Mobility and Extreme Magnetoresistance on Kagome-lattice in Compensated Semimetal Ni3In2S2
kagome晶格晶体具有许多有趣的性质,包括阻挫磁性、电荷序、拓扑态、超导电性和相关现象。为了获得用于电子和自旋电子学应用的高性能卡戈梅晶格化合物,需要仔细调整能带结构。本文采用输运测量、角分辨光电子能谱和从头算方法研究了Kagome点阵晶体Ni 3 In 2S 2的电子结构。传输测量显示Ni 3 In 2S 2作为补偿半金属,具有创纪录的高载流子迁移率(空穴和电子的~8683 cm 2 V-1 S-1和7356 cm 2 V-1 S-1)和极端的磁阻(在2 K和13 T时为15518%)。这些特殊的性质很好地解释了它的能带结构与间接的间隙,小的电子/空穴口袋和大带宽的3d电子的Ni的kagome晶格。这项工作表明,晶体场和掺杂作为关键的调谐旋钮,以优化在kagome晶格晶体中的输运性质。我们的工作为kagome晶格半金属在电子学和自旋电子学方面的应用提供了材料基础和优化途径。
Atomic Layer Epitaxy of Kagome Magnet Fe${_3}$Sn${_2}$ and Sn-modulated Heterostructures
具有可果美晶体结构的磁性材料具有丰富的物理性质,如阻挫磁性、Skyrmion形成、拓扑平带和Dirac/Weyl点。直到最近,大多数关于可果美磁体的研究都是在大块晶体或多晶薄膜上进行的。在这里,我们报告原子层分子束外延合成高品质薄膜的拓扑可果美磁铁Fe ${_3}$ Sn ${_2}$。外延Pt(111)上的Fe ${_3}$ Sn ${_2}$的结构和磁性表征确定了具有c面取向和面内磁易轴的高度有序的膜。局部磁结构的异常能斯特效应成像的研究揭示了在平面取向的微米尺寸的域。由Fe ${_3}$ Sn ${_2}$和Fe ${_3}$ Sn组成的超晶格结构也通过原子层分子束外延合成,展示了在原子水平上调制样品结构的能力。通过原子层分子束外延实现高质量薄膜打开了探索该系统的丰富物理的大门,并通过将Fe ${_3}$ Sn ${_2}$与其他材料连接来研究新的自旋电子现象。