反铁磁体中Berry曲率多极子的实验证据
介观与纳米尺度物理
2024-09-12 v3 材料科学
摘要
出现在拓扑量子材料中的Berry曲率多极子近来备受关注。它们的存在可表现为新颖现象，例如非线性反常霍尔效应(NLAHE)。Berry曲率多极子的概念拓展了我们关于Berry曲率对材料性质影响的理解。因此，该主题的研究具有根本重要性，并可能赋能能源收集与高频技术中的未来应用。已有研究表明，Berry曲率偶极子可在低晶体对称性材料中引起二阶NLAHE。此处，我们展示了反铁磁体中由底层磁对称性支撑的Berry曲率多极子的一种全新机制。通过对kagome反铁磁体FeSn进行电输运测量，我们观测到三阶NLAHE，其表现为当施加纵向交流电流驱动时，在三次谐波频率处出现的横向电压响应。有趣的是，该NLAHE在室温及更高温度下最强。我们将这些测量与标度律分析、对称性分析、模型计算、第一性原理计算和磁性Monte-Carlo模拟相结合，表明观测到的NLAHE由FeSn自旋倾斜态中出现的Berry曲率四极子所诱导。在实际层面，我们的研究确立了NLAHE作为其他材料中反铁磁相变的灵敏探针，例如moiré超晶格、二维范德瓦耳斯磁体和量子自旋液体候选者，这些材料迄今仍知之甚少。更广泛地，Berry曲率多极子效应被预言存在于90个磁点群中。因此，我们的工作开辟了一个通过非线性测量协议研究各类拓扑磁性材料的新研究领域。
引用
@article{arxiv.2303.03274,
title = {Experimental evidence for Berry curvature multipoles in antiferromagnets},
author = {Soumya Sankar and Ruizi Liu and Xue-Jian Gao and Qi-Fang Li and Caiyun Chen and Cheng-Ping Zhang and Jiangchang Zheng and Yi-Hsin Lin and Kun Qian and Ruo-Peng Yu and Xu Zhang and Zi Yang Meng and Kam Tuen Law and Qiming Shao and Berthold Jäck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03274},
year = {2024}
}