展现三维量子霍尔效应的高度各向异性 II 型铁磁外尔态的发现
材料科学
2025-03-11 v1
摘要
拓扑半金属，尤其是外尔半金属（WSM），由于其独特的电子结构以及转变为各种拓扑相的潜力，是探索涌现量子现象的重要平台。在本研究中，我们报告了在 Mn(Bi1-xSbx)4Te7 中发现的一种铁磁（FM）II 型 WSM，它展现出显著的三维（3D）量子霍尔效应（QHE）。通过 Sb 掺杂精确调控化学势，我们获得了在 x = ~ 0.27 时费米能级位于电荷中性点附近的样品。这通过光谱测量（ARPES 和 STS）得到了证实，这些样品表现出强烈的量子振荡，以及外尔态的一个关键输运特征——手征异常，和由 FM 序驱动的费米面重构。我们的理论分析表明，该外尔态由母节线态演化而来，其中高阶 k 项将节线分裂为 II 型外尔节点。该外尔态表现出显著的各向异性，其特征是沿 kz 轴的费米速度明显降低，这可能解释了所观察到的 3D QHE。这些结果不仅突显了 Mn(Bi1-xSbx)4Te7 体系的卓越可调谐性——其中对化学势和磁性的精确控制开启了对新奇量子相的探索，也推进了对 FM WSM 的理解。
引用
@article{arxiv.2503.07564,
title = {Discovery of a Highly Anisotropic Type-II Ferromagnetic Weyl State Exhibiting a 3D Quantum Hall Effect},
author = {Yingdong Guan and Abhinava Chatterjee and Trace Bivens and Seng Huat Lee and Asuka Honma and Hirofumi Oka and Jorge D Vega Bazantes and Ruiqi Zhang and David Graf and Jianwei Sun and Seigo Souma and Takafumi Sato and Yong P. Chen and Yuanxi Wang and Chaoxing Liu and Zhiqiang Mao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07564},
year = {2025}
}
备注
28 pages, 5 figures