科学研究
科研成果
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
发布日期:2021-06-17浏览次数:

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。

北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所、人工微结构和介观物理国家重点实验室吴孝松研究员课题组与中国科学院物理研究所李治林副研究员合作,通过对磁性拓扑外尔半金属Co3Sn2S2电学输运性质的实验研究,发现了一种新奇的霍尔效应,同时关于磁场和磁化强度呈反对称,有别于正常霍尔效应(关于磁场呈反对称)和反常霍尔效应(关于磁化强度呈反对称)。外尔体系的磁阻也进一步地出现反常行为,打破了磁阻关于磁场呈偶函数的普遍对称性。理论分析表明,此霍尔及磁阻效应来源于贝里曲率和手性反常的共同作用。该项工作首次实验证实了磁性拓扑外尔半金属中这一特殊输运现象,也为研究外尔体系提供了一种新的输运探测方法。

(a-b) 磁场沿xz平面时出现手性依赖的霍尔信号;(c-d) 磁场沿yz平面时手性依赖的霍尔信号近乎为零;(e-f) 磁场沿xz平面时手性依赖的磁阻信号为零;(g-h) 磁场沿yz平面时出现手性依赖的磁阻信号

2021年6月8日,相关研究成果以“磁性外尔半金属中手性依赖的霍尔及反对称磁阻”(Chirality-dependent Hall effect and antisymmetric magnetoresistance in a magnetic Weyl semimetal) 为题,在线发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters);物理学院2017级博士研究生江丙炎为第一作者,李治林、吴孝松为共同通讯作者。

上述研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家博士后创新人才支持计划、北京市自然科学基金等项目和中国科学院青年创新促进会的支持。

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.236601