手性自旋序量子熔化过程中的反常电荷输运
强关联电子
2023-10-10 v1 材料科学
摘要
在巡游磁性边界上已识别出大量关联性与奇异金属态，其中长程自旋织构通过调控磁转变温度（T）趋于零而被熔化，称为量子相变（QPT）。迄今为止，巡游磁体中的 QPT 研究主要集中于低 T 材料（即通常 T ~ 10 K），其中电子能带结构的改变很微弱，对 QPT 仅贡献甚小。本文报道了 FeGe 中伴随电子结构巨大改变的磁性 QPT 这一独特例子，FeGe 是一种被充分研究的近室温（T = 278 K）螺旋/斯格明子自旋织构巡游手性磁体。磁输运研究证实了压力驱动的能带结构改变（如交换分裂的减小），表明在磁性 QPT（P ~19 GPa）附近发生了费米面重构，这与典型金属铁磁体情形形成鲜明对比。进一步加压导致在 P > 30 GPa 以上出现金属-绝缘体转变，这也由我们的密度泛函理论（DFT）计算所佐证。特别令人感兴趣的是，在 QPT 之上非均匀短程手性自旋基态（P = 20-30 GPa）中出现了反常磁输运，伴随磁化的纵向涨落。在这一奇异量子体系中意外观测到的自发反常霍尔效应，暗示了宏观时间反演对称性（TRS）破缺，即便在无长程磁有序时亦然。我们的发现标志着一大类具有破缺反演对称性的未探索高 T 巡游磁体，可作为 QPT 附近新型基态形成的有前景候选者。
引用
@article{arxiv.2310.04823,
title = {Anomalous charge transport upon quantum melting of chiral spin order},
author = {Y. Fujishiro and C. Terakura and A. Miyake and N. Kanazawa and K. Nakazawa and N. Ogawa and H. Kadobayashi and S. Kawaguchi and T. Kagayama and M. Tokunaga and Y. Kato and Y. Motome and K. Shimizu and Y. Tokura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.04823},
year = {2023}
}