SHMFF用戶德國(guó)德累斯頓馬克斯普朗克固體化學(xué)物理研究所洪堡學(xué)者劉恩克博士與所長(zhǎng)Claudia Felser教授等在具有kagome結(jié)構(gòu)的磁性Weyl半金屬Co₃Sn₂S₂中發(fā)現(xiàn)巨大的反常霍爾效應(yīng)。研究成果以“Giant anomalous Hall effect in a ferromagnetic kagome-lattice semimetal”為題，近期發(fā)表在Nature Physics上。該成果的部分?jǐn)?shù)據(jù)采集工作在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置（SHMFF）的混合磁體上完成。

　　Berry曲率描述了能帶結(jié)構(gòu)中價(jià)帶和導(dǎo)帶的糾纏作用。通過設(shè)計(jì)材料中的Berry曲率，并結(jié)合對(duì)稱性、相對(duì)論效應(yīng)和磁結(jié)構(gòu)的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)多種不同的拓?fù)湎唷＞哂袝r(shí)間反演對(duì)稱性破缺的磁性Weyl半金屬的Berry曲率很大，被認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的內(nèi)稟反常霍爾效應(yīng)。在Weyl點(diǎn)接近費(fèi)米能級(jí)的磁性Weyl半金屬中有可能實(shí)現(xiàn)高溫的量子反常霍爾效應(yīng)，這對(duì)量子計(jì)算等具有重要的意義，但之前并沒有找到理想的候選體系。

　　Shandite化合物家族中的Co₃Sn₂S₂具有準(zhǔn)二維的Co₃Sn層并與S原子形成三明治結(jié)構(gòu)，其中Co原子形成Kagome結(jié)構(gòu)并具有垂直面內(nèi)的磁性。在此工作中，研究人員通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)Co₃Sn₂S₂在高達(dá)150K的溫區(qū)內(nèi)具有巨大的反常霍爾效應(yīng)和極大的霍爾角，比常規(guī)磁性材料高一個(gè)數(shù)量級(jí)，預(yù)示Co₃Sn₂S₂是一種Weyl半金屬。能帶計(jì)算顯示其Weyl點(diǎn)距離費(fèi)米能級(jí)僅有60meV，而且通過磁電輸運(yùn)測(cè)量中觀察到的手征反常行為進(jìn)一步確定了Co₃Sn₂S₂是一種磁性Weyl半金屬。之后研究人員在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的更強(qiáng)磁場(chǎng)下的磁電輸運(yùn)測(cè)量中成功觀察到了該磁性體系的SdH量子振蕩，通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次驗(yàn)證了能帶計(jì)算結(jié)果的正確性，為該磁性Weyl半金屬提供了重要的磁電輸運(yùn)行為特征。

　　該工作發(fā)現(xiàn)了一類新的磁性Weyl半金屬，并首次在磁性Weyl半金屬實(shí)現(xiàn)了巨大的內(nèi)稟反常霍爾效應(yīng)，為實(shí)現(xiàn)室溫下的量子反常霍爾效應(yīng)提供了一種途徑。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41567-018-0234-5。

　　　　Co₃Sn₂S₂在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)中觀察到的SdH量子振蕩及由此得到的有效質(zhì)量隨溫度的變化