脉冲激光沉积生长的高度 c 面取向 Mn$_{3}$Ge/Si(100) 薄膜中的反常霍尔效应

具有非共线 Kagome 结构的反铁磁 Mn$_{3}$Ge 为探索贝里曲率驱动的反常霍尔效应（AHE）展现了激动人心的前景。尽管在块体系统中取得了实质性进展，但除非使用缓冲层，否则直接在硅上合成具有六方相的晶体薄膜仍是一个特别的挑战。在本研究中，我们报告了使用脉冲激光沉积在 Si(100) 上合成单相 c 面取向的六方 Mn$_{3}$Ge(0001) 薄膜。在合适的生长条件下，我们获得了具有原子级平坦表面和界面的层状生长薄膜。高分辨率扫描隧道显微镜研究揭示了详细的表面原子结构，其中表面 Mn 原子自发排列成 Kagome 晶格。在原子级分辨的 Kagome 表面上进行的隧道谱（dI/dV）测量显示，费米能级附近的局域态密度存在极小值，这可能源于 K 点附近的 Weyl 交叉。尽管磁化强度几乎消失，30 nm Mn$_{3}$Ge(0001) 薄膜中的磁输运测量显示在 2 K 时反常霍尔电阻率高达 0.41 ($\mu\Omega\cdot\text{cm}$)。我们的第一性原理计算进一步阐明了随着 Mn 浓度 $x$ 增加，Mn$_{3+x}$Ge$_{1-x}$ 中拓扑特征和能带结构的存在。在 Si(100) 上晶体 Mn$_{3}$Ge 薄膜的室温反常霍尔响应为反铁磁自旋电子学的发展提供了有前景的潜力。