三方晶系EuAl$_2$Ge$_2$单晶的各向异性磁性与电子结构

本文报道了具有三方晶系CaAl$_2$Si$_2$型结构的层状Zintl相化合物EuAl$_2$Ge$_2$的磁性与电子性质。我们的中子衍射测量显示，EuAl$_2$Ge$_2$在$T_{\rm N} = 27.5(5)$~K以下发生A型反铁磁(AFM)有序，Eu磁矩(Eu$^{2+}$, $S = 7/2$)在$ab$面内铁磁排列。$H = 0$磁结构由与$ab$面磁各向异性相关的三方反铁磁畴组成，且在临界场$H_{c1} = 2.5(1)$ kOe以下的$T = 2$~K处，畴内Eu自旋的场致重新取向明显。电阻率和ARPES测量表明，EuAl$_2$Ge$_2$在$T_{\rm N}$上下均为金属性。在AFM相中，我们直接在ARPES中观察到由于沿$c$轴磁单胞加倍而产生的折叠能带，并且由于冷却至$T_{\rm N}$以下时磁矩与巡游电子间耦合的复杂变化，准粒子权重增强。观测到的电子结构被第一性原理计算很好重现，该计算还预测AFM相中费米能级附近存在非平庸电子态，其$Z_2$拓扑数为1;(000)。