在交替磁体中发现大磁非线性霍尔效应
材料科学
2025-03-17 v2
摘要
自埃德温·霍尔于 1879 年开创性地发现霍尔效应以来，磁性、自旋和量子化不断拓展着霍尔效应的范畴，持续推动科学技术的变革性进步。其中，最新的非线性霍尔效应 (NLHE) 通过纵向电场调控量子几何以产生非线性霍尔电压，作为广泛材料中拓扑相的灵敏探针而备受关注。在此，我们报道一种新的霍尔效应成员：磁非线性霍尔效应 (MNLHE)，其特征是霍尔电导率对磁场呈二次方依赖关系，而非 NLHE 中对电场的依赖。这一发现依赖于交替磁体 Mn5Si3 薄膜，其正负交替的贝里曲率确保了高阶 MNLHE 能够与一阶反常霍尔效应清晰区分。观测到的二次方依赖关系源于手性次近邻跳跃过程，该过程获得了磁交换驱动的塞曼能和类霍尔丹手性通量相。值得注意的是，这种 MNLHE 是非解析的，因为反转磁场会翻转交替的自旋劈裂能带并反转跳跃手性，这在传统 NLHE 中是不存在的。除了为交替磁体 Mn5Si3 薄膜提供独特的输运指纹外，这种 MNLHE 在高达 60 T 的磁场下仍保持较大且未饱和，为基础研究和工程应用中的脉冲强场传感技术提供了机遇。
引用
@article{arxiv.2502.04920,
title = {Discovery of a large magnetic nonlinear Hall effect in an altermagnet},
author = {Lei Han and Xizhi Fu and Cheng Song and Yuxiang Zhu and Xiaokang Li and Zengwei Zhu and Hua Bai and Ruiyue Chu and Jiankun Dai and Shixuan Liang and Maciej Sawicki and Junwei Liu and Feng Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.04920},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 4 figures