层状反铁磁体 Co$_{0.29}$TaS$_2$ 中的大反常霍尔效应

我们研究了层状反铁磁体 Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 的磁化、反常霍尔效应(AHE)和新型纵向电阻率。Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 中令人特别感兴趣的是丰富的磁相变,这表明其磁结构可由温度或磁场调控。随温度降低,Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 在 T$_{t1}\sim$ 38.3 K 和 T$_{t2}\sim$ 24.3 K 经历两次相变。一旦施加磁场,在 0.3 T 至 5 T 之间出现另一相变 T$_{t3}\sim$ 34.3 K。在 2 K 时,观察到 H$_{t1}\sim\pm$ 6.9 T 范围内明显的铁磁滞回线,其随温度升高而减小并最终在 T$_{t2}$ 消失。此外,Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 在 H$_{t2}\sim\pm$ 4 T 附近表现出阶梯状行为作为另一磁相变,该行为一直存在至 $\sim$ T$_{t1}$。这些特征温度和磁场标志着 Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 中复杂的磁相变,输运结果也证实了这一点。大的 AHE 在霍尔电阻率中占主导,其显著值 R$_{s}$/R$_{0}\sim 10^{5}$,考虑到微小的净磁化强度(0.0094$\mu_{B}$/Co)本身不会导致此值,因此贝里曲率的贡献是必要的。纵向电阻率在 H$_{t1}$ 内表现出显著的不可逆行为。在 T$_{t1}$ 以下 H$_{t2}$ 处的突变,对应于阶梯状磁相变,也被观察到。磁性与拓扑性质之间的协同作用均发挥关键作用,可能是反铁磁体中大 AHE 的关键因素,这也为以 Co$_{0.29}$TaS$_{2}$ 为平台的磁性拓扑材料提供了新视角。