FUTURE | 远见 闵青云 选编
近日，Nat. Mater.在线发表了东京大学Rina Takagi和Shinichiro Seki课题组的研究论文，题目为「Spontaneous Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature」。
磁信息通常存储在铁磁体中，由于时间反演对称性破缺，↑和↓自旋态是可区分的。这些态诱导与磁化成比例的霍尔效应的相反符号，这被广泛用于它们的电读出。相比之下，具有共线反平行自旋构型的常规反铁磁体不能承载这样的功能，因为Tt对称（时间反演T后是平移t对称）和缺乏宏观磁化。
在此研究中，作者报道了室温下共线反铁磁体FeS中自发霍尔效应的实验观察。这种化合物在220 K < T < 600 K的温度下具有易平面反铁磁序，其中时间反演后的平移对称（TtS）被打破，↑↓和↓↑自旋态可以诱导自发霍尔效应的相反符号。详细分析表明，观察到的自发霍尔信号并不反映磁化，而是源于与TtS破缺的反铁磁序相关的虚拟磁场。这项研究结果为室温下导电体系中↑↓和↓↑自旋态的电读取和可能的写入铺平了道路，这表明TtS破缺的共线反铁磁体可以作为一种信息介质，在极小的磁化强度下实现非平庸的自旋电子响应。
图1 | 各种类型共线磁体的分类和自发霍尔效应。
图2 | 室温下共线反铁磁体FeS的自发霍尔效应。
图3 | 易平面(易轴)共线反铁磁态下自发霍尔信号的存在(不存在)。
图4 | FeS自发霍尔效应的微观成因分析。
论文链接：
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
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