具有拓扑非平庸 Dirac/Weyl 点的磁体因具有巨大反常霍尔效应等非常规物理性质而备受关注。然而,它们通常具有高载流子密度和费米能级附近复杂的能带结构。本研究报道了简并磁性半导体 EuMg$_2$Bi$_2$,其在 $Γ$ 点表现出单谷结构,通过局部 Eu 自旋的磁交换相互作用形成场可调的 Weyl 点。通过对高质量单晶进行高场测量,我们观察到了电阻率、弹性常数和表面阻抗的量子振荡,从而确定了费米能级的位置。结合第一性原理计算,我们揭示了当 Eu 自旋完全极化时,Weyl 点位于费米能级附近。此外,我们在强制铁磁相中观察到了巨大的反常霍尔效应(霍尔角 $Θ_{\mathrm{AH}}\sim0.07$),这与能带结构的场变化一致。
英文摘要:
Magnets, with topologically-nontrivial Dirac/Weyl points, have recently attracted significant attention owing to the unconventional physical properties, such as large anomalous Hall effects. However, they typically have a high carrier density and complicated band structure near the Fermi energy. In this study, we report degenerate magnetic semiconductor EuMg$_2$Bi$_2$, which exhibits a single valley at the $Γ$ point, where the field-tunable Weyl points form via the magnetic exchange interaction with the local Eu spins. By the high-field measurements on high-quality single crystals, we observed the quantum oscillations in resistivity, elastic constant, and surface impedance, which enabled us to determine the position of the Fermi energy. In combination with the first-principles calculation, we revealed that the Weyl points are located in the vicinity of the Fermi energy when the Eu spins are fully polarized. Furthermore, we observed large anomalous Hall effect (Hall angle $Θ_{\mathrm{AH}}\sim0.07$) in the forced ferromagnetic phase, which is consistent with this field variation of band structure.
Field-tunable toroidal moment and anomalous Hall effect in noncollinear antiferromagnetic Weyl semimetal Co1/3TaS2
将磁性与能带拓扑结构相结合,提供了各种新颖的相位,这在其他方面是不可能的。其中,非共线金属反铁磁体因其不同的磁基态而具有丰富的拓扑物理性质。然而,由于缺乏合适的材料,特别是三角晶格反铁磁体,只有很少的实验研究。在这里,我们报告,金属三角形反铁磁体Co 1/3 TaS 2表现出大量的异常霍尔效应(AHE)有关的非共线磁序。我们的第一性原理计算发现,沙漏外尔费米子从非对称对称触发AHE。我们进一步表明,AHE在Co 1/3 TaS 2的特点是由环向力矩,一个涡旋状的多极分量,产生的手征晶格和几何挫折的组合。最后,不寻常的磁场可调性的环矩把Co 1/3 TaS 2作为一个罕见的例子,非共线金属反铁磁体充满有趣的磁性和拓扑性质。
Towards the First Realization of Weyl Magnons in the Non-Coplanar Antiferromagnet MnTe$_2$
The Ohio State University(俄亥俄州立大学);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);Duke University(杜克大学)
Transition from Intrinsic to Extrinsic Anomalous Hall Effect in the Ferromagnetic Weyl Semimetal PrAlGe$_{1-x}$Si$_x$
铁磁外尔半金属(FM WSM)中大的反常霍尔效应(AHE)引起了人们对这一神秘现象的兴趣。然而,由于缺乏可调材料,在FM WSM中,由Berry曲率引起的内在机制和由于散射引起的外在机制之间的相互作用仍然不清楚。在这方面的贡献,我们提出了一个彻底的调查的外在和内在的AHE在一个新的家庭FM WSM,PrAlGe $_{1-x}$ Si $_x$,其中$x$可以连续调谐。从DFT计算,我们表明,两个端员,PrAlGe和PrAlSi,有不同的费米面,但类似的Weyl节点结构。实验上,我们观察到适度的异常霍尔系数($R_S$)的变化,但在普通霍尔系数($R_0$)的显着变化,在PrAlGe $_{1-x}$ Si $_x$作为$x$的函数,确认费米面的变化。通过比较$R_0$和$R_S$的大小,我们确定了两种方案;当$x\le0.5$时为$|R_0|<|R_S|$,当$x>0.5$时为$|R_0|>|R_S|$。通过详细的标度分析,我们发现了$x\le0.5$的反常霍尔电导(AHC)。当$x>0.5$。因此,我们指出了FM WSMs的外在机制的意义,并报告了第一次观察到的过渡从本征到外在的AHE在PrAlGe $_{1-x}$ Si $_x$。
Multiple magnetic topological phases in bulk van der Waals crystal MnSb4Te7
磁性范德瓦尔斯晶体MnBi 2 Te 4/(Bi 2 Te 3)n由于其丰富的拓扑性质和外磁场可调谐性而引起人们的广泛关注。虽然MnBi_2Te_4/(Bi_2Te_3)_n系列化合物在过去几年中得到了广泛的研究,但它们的近亲MnSb_2Te_4/(Sb_2Te_3)_n系列化合物的研究却少得多。在这项工作中,结合磁输运测量,角分辨光电子能谱,和第一性原理计算,我们发现,MnSb_4Te_7,n = 1的成员MnSb_2Te_4/(Sb_2Te_3)_n家庭,是一个磁性拓扑系统,具有多功能的拓扑相,可以通过载流子掺杂和磁场操纵。计算结果表明,其A型反铁磁(AFM)基态处于Z_2 AFM拓扑绝缘体相,当处于铁磁(FM)态时,该相可转变为反对称保护的轴子绝缘体相.此外,当FM相中的该系统在电子或空穴侧上轻微掺杂载流子时,它变成在最高价带和最低导带中具有多个Weyl节点的Weyl半金属,这通过测量到的显著的反常霍尔效应表现出来。因此,我们的工作介绍了一种新的磁性拓扑材料,具有不同的拓扑相位,这是高度可调的载流子掺杂或磁场。