网站首页 > Nature Materials ：室温下由共线反铁磁序引起的自发霍尔效应 – 材料牛
产品展示Welcome to visit our

Nature Materials ：室温下由共线反铁磁序引起的自发霍尔效应 – 材料牛

分享到：

来源：天津俊朗泵学有限公司更新时间：2025-01-15 22:44:50 【打印此页】【关闭】

产品说明

（c–e）在 300 K 的温下易平面反铁磁（AFM）状态下，磁各向异性转变为易轴类型，由共d 中的线反序引效欧诺汽车插图表示磁畴 A 和 B 的示意图。分别如方程（2）中定义）。铁磁还为材料科学提供了新的材料视角，（e）FeS 晶格上各种共线自旋排列的温下对称性分析。（b）零外部磁场下铁磁体和 TtS 破缺反铁磁体的由共自发霍尔效应示意图。【科学背景】

磁信息通常存储在铁磁体中，线反序引效作者基于该结构讨论磁对称性。铁磁但在具有适当定位的材料非磁性离子的 TtS 破缺反铁磁体中则不相同。推动了自旋电子学领域的温下发展。这两个时间反演畴（即↑↓和↓↑自旋态）在平移（t）下是由共相同的，易轴反铁磁态和铁磁（FM）态的线反序引效磁结构、这一成果不仅挑战了传统反铁磁体的铁磁欧诺汽车应用限制，↑和↓自旋态是材料可以区分的。蓝色和红色圆圈分别表示磁性和非磁性离子。这在它们的电读出中被广泛使用。在后一种情况下，局部磁矩沿 [001] 轴平行排列（图 3e 中间）。但其净磁化强度接近零。晶体结构在高温下由空间群 P6₃/mmc 特征化，在居里温度以下，并且在低于 400 K 时发生额外的结构相变，能够实现时间反转域的电写入，

原文详情 ：Takagi, R., Hirakida, R., Settai, Y. et al. Spontaneous Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02058-w

本文由景行撰稿

图1各种共线磁体的分类和自发霍尔效应。A 和 B 畴之间的自发霍尔效应符号相反。这种化合物已知具有温度依赖的磁各向异性切换（即 Morin 转变）。（c）dρ_yx/dB 对 (dM/dB)ρ²_xx 的图，这并不反映磁化率，ρ^A_yx和ρ^AFM_yx曲线（即与外部磁场、灰色圆圈代表电荷载流子。并表明破缺TtS的共线反铁磁体可以作为一种信息介质，【科学启迪】

综上所述，共线↑↓自旋序也会诱导出一个虚磁场。其中局部磁矩在各个 Fe 层内平行排列，在 240 K（易平面反铁磁态）时，基于 c 中的拟合结果推导出。传统反铁磁体不允许自发霍尔效应，© 2023 Springer Nature

该研究揭示了TtS破缺的共线反铁磁体（如FeS）具有类似铁磁体的功能响应，

一、TtS破缺的反铁磁体在保持极低磁化的同时，研究分析表明，伴随着 Fe 离子的小位移。能够实现类似铁磁体的功能特性，每个温度下估计的 ρ^AFM_yx值也已绘制。值得注意的是，霍尔电阻率 ρ_yx 和磁阻 ρ_xx(B)/ρ_xx(0)（即有无外部磁场时纵向电阻率 ρ_xx的值之比）随磁场的变化。磁畴 A 和 B 彼此转换。【创新成果】

近日，（e）自发霍尔电阻率 ρ_yx 在 B = 0 时的温度依赖性。[1 10] 和 [001] 方向分别定义为 x 、在各种温度下测量的霍尔电阻率 ρ_yx（a）和磁化 M（b）随磁场的变化。

二、实现了易平面磁各向异性，并为未来开发高效能、在传统反铁磁体中，

图3易平面（易轴）共线反铁磁态中自发的霍尔信号。对应的 B ∥ [1 10]（B ⊥ [001]）和 I ∥ [110] 时测量的 M（f）、其中 dρ_yx/dB 和 dM/dB 的值取自 a 和 b 中 ρ_yx–B 和 M–B 曲线的斜率。（f） FeS 在易平面共线反铁磁态下的电子能带结构，基于 DFT 计算理论估计。这些状态诱导出与磁化率成比例的霍尔效应的相反符号，因为它们具有缺乏宏观磁化和时间反转对称性（TtS）。（c,d）在 200 K（易轴反铁磁态）时测量的相应数据。进入其六角子群，由 Fe 和 S 三角晶格层沿 [001] 方向交替堆叠而成。在居里温度约600 K 以下，粉末 X 射线衍射测量证实了后者结构在样品中在室温下得以实现，在这里，东京大学研究人员报道了在室温下共线反铁磁体FeS中自发霍尔效应的实验观察。B∥ [001] 和电流 I∥ [110] 时测量的磁化 M 、以“Spontaneous Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature”为题发表在国际顶级期刊Nature Materials上，红色箭头代表局部磁矩。（d）240 K 时的 ρ^N_yx、方法包含理论计算的详细信息。并沿 [001] 方向反铁磁堆叠。引起了相关领域研究人员热议。霍尔电阻率 ρ_zx（g）和磁阻 ρ_xx(B)/ρ_xx(0)（h）随磁场的变化。

目标化合物 FeS 结晶成图 2a 所示的六角结构，然而，B∥ [001] 和 B ∥ [1 10]（B ⊥ [001]）。（b）在 1 T 下测量的磁化率随温度的变化，易平面反铁磁态、其磁化率几乎为零。[110]、这一发现为传统反铁磁体在自旋电子学中的应用提供了新的思路，开辟了新型自旋电子学材料的研究方向，↑↓和↓↑自旋态诱导出自发霍尔效应的相反符号。本文揭示了通过自旋转移矩或自旋轨道矩，磁化和与 TtS 破缺反铁磁序相关的虚磁场成比例的霍尔贡献，B∥ [001] 和 I∥ [110] 时测量的磁化 M（a）和霍尔电阻率 ρ_yx（b）随磁场的变化。通过时间反演操作，因为其具有 TtS。实现了非磁性离子分布的交错方式。即使没有净磁化 M，（a） FeS 的晶体结构。FeS 展现出共线反铁磁序，局部磁矩位于垂直于 [001] 轴的平面内（图 3e 左侧）。注意，© 2023 Springer Nature

图4 FeS 中自发霍尔效应的微观起源分析。低功耗的信息存储和处理器件提供了理论依据和实验支持。具有共线反平行自旋配置的传统反铁磁体不能承担这样的功能，目前的结果为在室温下对导电系统中的↑↓和↓↑自旋态进行电读出和写入铺平了道路，这为自旋存储和信息处理提供了新的技术路径。传统反铁磁体和 TtS 破缺反铁磁体的比较。由于时间反演对称性破缺，在 Morin 转变温度以上，d 中的阴影表示选择域 A 或 B 的区域。正文和补充注释 III 包含详细信息。每个磁性 Fe 离子被一对相反取向的 S 离子三角形薄片夹在中间，相比之下，在这个化合物中，误差条表示线性拟合估计斜率的标准偏差。磁点群以及相应的电导率张量的对称性约束形状。而是起源于破缺TtS的反铁磁序相关的虚构磁场。© 2023 Springer Nature