一种新型自旋无带隙半导体：四元霍伊斯勒 CoFeCrGa 合金

尽管已有大量材料被建议用于自旋电子学应用，但一类新型材料——自旋无带隙半导体（SGS）——已经出现，它提供了比现有材料可能更优越的特性。这些磁性半导体对一个自旋通道呈现有限带隙，而对另一个通道则带隙闭合。在此，基于第一性原理电子结构计算的支持，我们首次报道了在等原子四元 CoFeCrGa 中 SGS 行为的实验证据，该材料具有立方霍伊斯勒（L2_1）结构但表现出化学无序（DO_3 结构）。研究发现，CoFeCrGa 在压力下会从 SGS 转变为半金属相，这归因于其独特的电子结构特征。在 8 K 下获得的饱和磁化强度（M_S）符合斯莱特-鲍林规则，居里温度（T_C）超过 400 K。载流子浓度（高达 250 K）和电导率几乎与温度无关，这是 SGS 的先决条件。在 5 K 下，反常霍尔系数估计为 185 S/cm。考虑到其 SGS 特性和高 T_C，该材料在自旋电子学应用中前景广阔。