锕磁体 RuO2 中狄拉克节点线关联的自旋退化 bulk 带和拓扑表面态
材料科学
2026-02-16 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
锕磁体是实现新型电磁性质的 novel 平台，与传统的铁磁体和抗磁体不同。我们对 RuO2 的微型化角度解析光谱 (ARPES) 进行了实验研究。该材料的锕磁性质在晶体取向相关的自旋电子器件功能中备受争议。通过对单晶 (100)、(110) 和 (101) 表面的能带结构进行微型 ARPES 测量，我们发现无论表面取向，实验能带结构均与非磁相的计算结果良好一致，但与抗磁相的计算结果存在严重偏差。此外，spin-resolved ARPES 显示 bulk 带中自旋极化尤微，表明不存在抗磁性和锕磁自旋分裂。进一步地，我们在 (100)/(110) 和 (101) 表面分别识别了一个几乎平坦的表面带和一个色散的表面带。我们的第一性原理计算和Berry phase 分析表明，这些态源于能量附近的 bulk Dirac 节点线所产生的拓扑表面带。我们的结果表明，这些拓扑表面/界面态必须被考虑在内才能理解 RuO2 的自旋电子器件功能，并可能为其催化特性提供新思路。
引用
@article{arxiv.2501.10649,
title = {Spin-degenerate bulk bands and topological surface states associated with Dirac nodal lines in RuO2},
author = {T. Osumi and K. Yamauchi and S. Souma and S. Paul and A. Honma and K. Nakayama and K. Ozawa and M. Kitamura and K. Horiba and H. Kumigashira and C. Bigi and F. Bertran and T. Oguchi and T. Takahashi and Y. Maeno and T. Sato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.10649},
year = {2026}
}
备注
44 pages, 15 figures, accepted in Phy. Rev. B