在磁性材料中，磁有序與電子能帶結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)產(chǎn)生了豐富的物態(tài)或物性，如量子反常霍爾態(tài)、拓?fù)湎嘧儭⒔饘?/span>-絕緣體相變、反常能斯特效應(yīng)等，因此成為凝聚態(tài)物理研究的一個(gè)重點(diǎn)方向。上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院拓?fù)湮锢韺?shí)驗(yàn)室郭艷峰課題組近幾年致力于新型磁性拓?fù)洳牧咸剿?/span>，取得了系列高水平研究成果。近期，郭艷峰課題組與合作者在相關(guān)方向又取得一系列重要進(jìn)展，研究結(jié)果分別發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）及《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。

籠目磁性拓?fù)洳牧?/span>EuTi₃Bi₄新穎拓?fù)浔砻鎽B(tài)

籠目晶格材料的電子結(jié)構(gòu)同時(shí)具有平帶、狄拉克點(diǎn)和范霍夫奇點(diǎn)這三種特征，此外還具有很強(qiáng)的幾何阻挫，因此被視為研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子、非平庸拓?fù)湟约皩ふ伊孔幼孕后w的極佳平臺(tái)。之前發(fā)現(xiàn)的籠目晶格體系AV₃Sb₅（A = K, Rb, Cs）表現(xiàn)出了超導(dǎo)、電荷密度波、非平庸拓?fù)湟约半娮酉蛄邢嗟蓉S富的物理性質(zhì)，成為近期凝聚態(tài)物理領(lǐng)域一個(gè)研究熱點(diǎn)。相比AV₃Sb₅家族，新型籠目晶格體系RETi₃Bi₄（RE = Sm, Eu, Gd）具有長(zhǎng)程磁序，提供了研究磁性與這些新奇物性之間關(guān)聯(lián)的契機(jī)。上?？萍即髮W(xué)拓?fù)湮锢韺?shí)驗(yàn)室郭艷峰課題組與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室沈大偉課題組、南京大學(xué)萬(wàn)賢綱課題組緊密合作，對(duì)籠目磁性拓?fù)洳牧螮uTi₃Bi₄開(kāi)展了深入研究。磁性測(cè)量及理論計(jì)算表明，該體系具有面外鐵磁、層間反鐵磁的自旋排列。利用高分辨角分辨光電子能譜揭示了時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)與半平移聯(lián)合對(duì)稱(chēng)性有效保護(hù)了連接不同范霍夫奇點(diǎn)的拓?fù)浞瞧接贡砻鎽B(tài)在磁有序溫度（10.5 K）上下穩(wěn)定存在，與表現(xiàn)出量子反?；魻栃?yīng)的反鐵磁拓?fù)浣^緣體MnBi₂Te₄非常類(lèi)似。此外，其拓?fù)潴w帶與表面能帶皆靠近費(fèi)米能級(jí)，將對(duì)輸運(yùn)性質(zhì)產(chǎn)生影響，有望表現(xiàn)出豐富的拓?fù)湮镄浴?/span>

圖1、EuTi₃Bi₄的電子結(jié)構(gòu)。PM：順磁；AFM：反鐵磁；SS：表面態(tài)。

該工作發(fā)表于Science Bulletin，中科大博士后江志誠(chéng)、研究生李彤瑞、上科大研究生袁健、上海光源劉正太副研究員為論文共同第一作者，上海光源劉正太副研究員、南京大學(xué)萬(wàn)賢綱教授、上科大郭艷峰教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈大偉教授為共同通訊作者。

論文標(biāo)題：Topological surface states in quasi-two-dimensional magnetic kagome metal EuTi₃Bi₄

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.08.019

交錯(cuò)磁體CrSb中巨大的能帶劈裂

“交錯(cuò)磁性”是近期引起廣泛關(guān)注的一種新型磁性，被視為不屬于常規(guī)鐵磁性或反鐵磁性的第三種磁性。它具有相同磁矩共線(xiàn)排列，在倒易空間中電子能帶內(nèi)表現(xiàn)出交錯(cuò)的自旋極化模式。在交錯(cuò)磁體中，盡管反鐵磁體的磁化強(qiáng)度為零，但由于鐵磁體的時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)性破缺，晶體旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性連接的相反自旋亞晶格的存在導(dǎo)致在沒(méi)有自旋-軌道耦合的情況下，體相布里淵區(qū)中具有高對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上節(jié)點(diǎn)的能帶分裂。不同于鐵磁材料的能帶分裂在動(dòng)量(k)空間中是各向同性的，交錯(cuò)磁體的能帶分裂為各向異性，主要是因?yàn)槟軒Х至训姆?hào)必須在正和負(fù)k之間反轉(zhuǎn)，以滿(mǎn)足凈磁化為零的要求。

圖2、交錯(cuò)磁體CrSb電子結(jié)構(gòu)中自旋在動(dòng)量空間中的分布及劈裂特征。

CrSb是重要的交錯(cuò)磁體候選材料，其奈爾溫度為703K，是一個(gè)自旋結(jié)構(gòu)為平面外A型反鐵磁構(gòu)型的金屬。上科大拓?fù)湮锢韺?shí)驗(yàn)室郭艷峰教授課題組與中科大沈大偉教授課題組及其他合作者開(kāi)展合作，基于同步輻射的高分辨率角分辨光電子能譜以及第一性原理計(jì)算，研究了CrSb的三維電子結(jié)構(gòu)。對(duì)CrSb的（0001）和（100）解離面研究揭示了反鐵磁誘導(dǎo)的能帶劈裂的細(xì)節(jié)，并定量分析自旋劈裂的角度和光子能量依賴(lài)性，確定了其獨(dú)特的體g波對(duì)稱(chēng)性。此外，在費(fèi)米能級(jí)附近觀(guān)察到的自旋劈裂高達(dá)0.93eV，是目前所有已證實(shí)的此類(lèi)材料中最顯著的。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為 CrSb的交錯(cuò)磁性能帶結(jié)構(gòu)提供了有力的證據(jù)。由于CrSb的高奈爾溫度，更大的有效磁矩和更明顯的自旋劈裂各向異性，兼具反鐵磁材料的超快磁響應(yīng)以及鐵磁材料的高效可寫(xiě)入和讀取能力，因此將具有更高的自旋力矩電導(dǎo)率和明顯的反?；魻栃?yīng)，是自旋電子應(yīng)用的理想材料。

該工作發(fā)表于Physical Review Letters，中科大博士研究生丁建陽(yáng)、博士后江志誠(chéng)、研究生陳修華、上科大博士研究生陶咨成為論文共同第一作者，上海光源劉正太副研究員、中科大王義林教授、上科大郭艷峰教授、中科大沈大偉教授為共同通訊作者。

論文標(biāo)題：Large Band Splitting in g-Wave Altermagnet CrSb

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.206401