插层范德瓦尔斯材料中由非共面反铁磁序诱导的自发拓扑霍尔效应

在铁磁体中，电流通常按与磁化强度成比例地诱导出横向霍尔电压（反常霍尔效应），并常被用于自旋上下状态的电学读出。尽管反铁磁体中通常不具备这些性质，但近期理论研究预测，具有有限标量自旋手性（即相邻自旋张成的立体角）的非共面反铁磁序，即使无净磁化或外磁场，也常能诱导出大的自发霍尔效应。这一现象即自发拓扑霍尔效应，有望用于反铁磁态的高效电学读出，但其实验验证因缺乏承载此类奇异磁性的合适材料而长期悬而未决。在此，我们基于极化中子散射实验的详细磁结构分析以及系统的第一性原理计算，报道在三角晶格化合物CoTa3S6与CoNb3S6中发现全入全出型非共面反铁磁序。这些化合物被报道在净磁化极小的情况下承载反常大的自发霍尔效应，我们的分析揭示这可由拓扑霍尔效应很好地解释，其源于非共面反铁磁序中关联于标量自旋手性的虚磁场。本结果表明，标量自旋手性机制可为在补偿型反铁磁体中实现巨自发霍尔响应提供可行途径，并凸显插层范德瓦尔斯磁体作为独特的准二维材料平台，可实现非共面反铁磁畴多种非平凡的的电学读取及可能的写入方式。