交变磁性的晶体设计

对称性在凝聚态物理中起着根本作用。交变磁体中磁性子晶格与交替晶体环境之间的独特纠缠为设计磁空间对称性提供了独特机遇。已有的大量实验工作集中在调控 Néel 矢量以重构交变磁对称性。然而，通过晶体方面来调制交变磁对称性仍然具有挑战性。在此，我们成功实现了交变磁性的晶体设计，即通过晶体畸变破坏 CrSb 薄膜中 (0001) 晶面的滑移镜面和磁镜面。我们建立了不同 CrSb 薄膜中交变磁对称性与涌现的 Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 矢量之间的锁定关系，在交变磁性金属中实现了前所未有的室温自发反常霍尔效应。交换耦合力矩的概念被拓宽，既包括反铁磁交换耦合力矩也包括 DM 力矩。它们的关系是可设计的，决定了电操控模式，例如 CrSb(1-100)/Pt 的场辅助翻转和 W/CrSb(11-20) 的无场翻转。特别是，通过使这两种力矩平行或反平行（取决于 Néel 矢量取向），实现了前所未有的 Néel 矢量 100% 无场翻转。除了揭示基于拓宽的交换耦合力矩概念的电操控交变磁性的丰富机制外，我们还列出了其他候选材料，并提出交变磁性的晶体设计将为磁子学、拓扑学等带来丰富的可设计性。