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自旋定向变换作为van der Waals铁磁体电子拓扑的开关

强关联电子 2026-03-24 v1

摘要

自旋定向变换与二维(2D)van der Waals(vdW)铁磁体中拓扑电子结构之间的相互作用,是理解磁各向异性如何影响电荷输运的关键因素。尽管自旋定向变换(SRT)在2D金属铁磁体中很常见,但其对电子拓扑驱动的热力学和输运性质的影响仍然鲜有探索。本文在Fe4_4GeTe2_2(F4GT)——一种室温准2D vdW铁磁体中进行研究,通过温度依赖的磁化、比热、磁传输和热电测量手段进行 investigation。磁化和比热数据表明,在TC270T_C \sim 270~K的铁磁有序之外,还发现了一个靠近TSRT100T_{\mathrm{SRT}} \sim 100~K的磁易轴定向变换。跨越SRT后,Seebeck系数和各向异性磁阻显示出明显的异常,指示费米面发生重构。磁阻表现出两步场依赖:在SRT附近的低场区域表现为增益,与倾斜自旋和演化域相关;随后在较大场下表现为负响应,表明自旋涨落被抑制。R0R_0(普通霍尔系数)和异常霍尔电阻率ρyxA\rho^{A}_{yx}的同时符号变化以及锋利的异常,进一步指向了由温度引起的能带拓扑结构的修改。通过分析异常霍尔电导σxyA\sigma^{A}_{xy}ρyxA\rho^{A}_{yx}的尺度关系,表明TSRTT_{\mathrm{SRT}}以下由Berry曲率驱动的异常霍尔响应,在该转变以上被显著修改。我们的结果表明,自旋定向变换可作为2D vdW铁磁体中在不同拓扑输运 regime 之间切换的内部控制参数,为工程化制备自旋极化电子态及域纹理功能性质提供了一种由对称性控制的途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.20457,
  title  = {Spin-reorientation as a switch for electronic topology in van der Waals ferromagnets},
  author = {Satyabrata Bera and Sudipta Chatterjee and Suman Kalyan Pradhan and Subhadip Pradhan and Arnab Bera and Sk Kalimuddin and Ashis K. Nandy and Mintu Mondal},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.20457},
  year   = {2026}
}