Mn 富集 Mn3Sn 中非面面旋态诱导的巨型异常霍尔效应

反歧磁体因其微小 stray field 和超快 spin dynamics 而成为下一代自旋器件的优选材料。非共线反磁体 $\mathrm{Mn}_{3}\mathrm{Sn}$ 表现出较大的异常霍尔效应 (AHE)。然而，其特定的非共线 spin 配置导致异常霍尔导电率无法通过 (0001) 基平面，$\sigma_{(0001)}$ 受限，限制了实际应用。本文利用 first-principles 密度泛函理论，展示 Mn 富集在 $\mathrm{Mn}_{3}\mathrm{Sn}$ 中驱动从平面 $120^\circ$ spin 配置向非平面态的磁相变， moments 倾斜指向 $c$ 轴。这一相变主要通过局部三角晶格中的四旋环交换相互作用中介，破坏 time-reversal 对称性，生成 $\mathrm{Mn}_{3}\mathrm{Sn}$ 中三维空间内巨大的本构异常霍尔导电率。我们预测 $\sigma_{(0001)}$ 可达约 $-468~\Omega^{-1}\cdot\mathrm{cm}^{-1}$，在 $\mathrm{Mn}_{3.125}\mathrm{Sn}_{0.875}$ 轻 Mn 自掺杂情况下，$\sigma_{(01\bar{1}0)}$ 达到约 $-229~\Omega^{-1}\cdot\mathrm{cm}^{-1}$。与依赖外部磁场或应变的先前机制不同，本文利用固有成分调控稳定非平面磁基态，以实现反歧磁体中强大的全空间 AHE，为高性能低功耗自旋器件提供了另一条可行路径。