本文以传播知识为目的，如有侵权请后台联系我们，我们将在第一时间删除。2024年11月15日，Phys. Rev. Lett.在线发表了北京理工大学刘铖铖教授课题组的研究论文，题目为《Twisted Magnetic Van der Waals Bilayers: An Ideal Platform for Altermagnetism》，论文的第一作者为Yichen Liu和Junxi Yu。![]()
近年来，一种共线晶体对称补偿磁序被称为交错磁，它独特地结合了布里渊区中的零净磁化和非相对论自旋分裂，已成为一个令人兴奋的研究领域。这种组合在RuO2、MnTe和MnF2等交错磁材料中产生了许多迷人的特性，包括晶体霍尔效应、非相对论自旋电流、巨晶体热输运等。然而，对交错磁的研究主要集中在三维体系上，对二维体系的关注较少。因此，一种通用、灵活、有效的方法来普遍构建二维交错磁，最近已成为研究人员的迫切需求。
在此研究中，作者介绍了一种通过转角在二维磁性范德华（MvdW）材料中产生和操纵交错磁的通用方法。研究发现，在任何二维MvdW材料的转角双层中都可以实现关键的面内双重旋转操作，该材料采用所有五个二维Bravais晶格中的一个，从而诱导交错磁。通过选择具有特定对称性的MvdW单层，可以定制任何类型的交错磁，如d波、g波和i波。此外，转角交错磁材料的特性可以很容易地设计出来。以过渡金属卤氧化物VOBr为例，发现通过调整转角和费米能级可以获得比实验报道大得多的巨大自旋霍尔角。这种方法建立了一个通用、鲁棒和可调的平台来探索交错磁，并提供了一种新的有效方法来产生和操纵自旋电流。
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图1 (a) 转角MvdW材料中交错磁的普适路径示意图；(b-e) 具有C2点群的斜晶格、具有D2点群的矩形/中心矩形晶格、具有D4点群的方形晶格和具有D3/D6点群的六方晶格的转角双层
图2 h1转角模型的能带结构，其中t1=−0.5t2=t, M=3.2t和a1⊥a2；(b) h2转角模型的能带结构，其中δ=0和M=0.2t；(c-d) 它们各自具有d波和i波对称性的自旋分裂
图3 (a) 具有正交晶格和d波交错磁的转角双层VOBr的能带结构(转角为48.16°)；(b) 具有四方晶格和g波交错磁的双层Co2S2的能带结构(转角为53.13°)；(c) 具有i波交错磁的转角双层MnBi2Te4的能带结构(转角为21.79°)；(d) 具有d波交错磁的转角双层反铁磁范德华材料FeTe的能带结构(转角为53.13°)
图4 (a) 转角双层VOBr；(b) 自旋霍尔角随费米能级Ef的变化，其中θr=48.16°和θE=90°；(c) 当Ef=-0.33 eV和θr=48.16°时，自旋霍尔角随θE的变化；(d) 在Ef=-0.33 eV和θE=90°时，自旋霍尔角随θr的变化
Liu, Y., Yu, J. & Liu, C. Twisted Magnetic Van der Waals Bilayers: An Ideal Platform for Altermagnetism. Phys. Rev. Lett., 2024, 133, 206702. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.206702
【其他相关文献】
[1] Zhou, X., Feng, W., Zhang, R. et al. L. Crystal Thermal Transport in Altermagnetic RuO2. Phys. Rev. Lett., 2024, 132, 056701. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.056701[2] Bai, H., Zhang, Y., Zhou, Y. et al. Efficient Spin-to-Charge Conversion via Altermagnetic Spin Splitting Effect in Antiferromagnet RuO2. Phys. Rev. Lett., 2023, 130, 216701. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.216701![]()
