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前沿 | 补偿亚铁磁-重金属异质结中的拓扑霍尔效应

前沿 | 补偿亚铁磁-重金属异质结中的拓扑霍尔效应 两江科技评论
2021-08-11
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导读:关键词:拓扑霍尔效应,反铁磁态,手性自旋织构

《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, SCPMA)出版山西师范大学全志勇许小红课题组成果,文章题为“Experimental observation of topological Hall effects in compensated ferrimagnet-heavy metal layered structures”,于2021年第8期刊出。

源于实空间贝里曲率的拓扑霍尔效应(THE)是探测斯格明子等拓扑自旋织构的有效手段。目前,人们已经在多种材料体系中实验观测到拓扑霍尔效应,但这种效应尚未在本征共线反铁磁金属异质结中得到证实。

本文利用强自旋轨道耦合(SOC)效应的亚铁磁-重金属界面,在磁矩温度补偿点观测到反铁磁态的拓扑霍尔效应,首次实验证实了界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导的反铁磁拓扑霍尔效应。利用亚铁磁金属磁矩温度补偿点净磁矩为零这一特性,本文亚铁磁-重金属异质结中首次实验观察到反铁磁态拓扑霍尔效应,为反铁磁斯格明子等手性自旋织构的探测提供了新手段和途径;通过多种测试方法以及数据拟合分析有效排除了体系拓扑信号为多个反常霍尔信号叠加的可能性,阐明了拓扑霍尔效应来源于亚铁磁-重金属界面 Dzyaloshinskii-Moriya互作用。

这些结果为本征共线反铁磁异质结中手性自旋织构的电学探测或读取提供了一种全新的方法,为反铁磁自旋电子器件设计提供了新思路。

原文信息:

Z.-Y. Xiao, Z.-Y. Quan, W. Zhang, D. Li, H.-H. Liu, G.-W. Zhou, J. Zhang, F. Zhang, X. Liu, X.-H. Xu, and M.-Z. Wu, Experimental observation of topological Hall effects in compensated ferrimagnet-heavy metal layered structures, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 64, 287511 (2021), https://doi.org/10.1007/s11433-021-1705-y



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