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中科院物理所等在一种单层铁磁材料中发现外尔节线

2019-11-03 08:19:06 阅读量:1548

近十年来,能带拓扑理论发展迅速。目前,已经发现了许多拓扑能带结构,如狄拉克锥、维勒锥和狄拉克/维勒节点线。这种拓扑能带结构会带来奇异的物理现象,如手性异常、超大磁阻等。然而,除了石墨烯早已被证明具有二维狄拉克锥外,这种奇特的拓扑能带结构在二维材料中非常罕见。我们知道二维材料在纳米微电子器件中有很大的应用价值,因此在二维材料中实现拓扑能带结构具有重要的现实意义。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理研究中心特别研究员冯解宝和陈岚、吴惠科研究员长期从事二维材料的生长和表征。近年来,他们在二维拓扑材料的实验探索方面取得了一系列进展。例如,他们在硅树脂和硼化合物中发现了类似石墨烯的二维狄拉克锥,然后他们第一次在单层cu2si中发现了二维狄拉克结。

然而,前述二维拓扑材料是非磁性的,并且难以直接应用于自旋电子器件。因此,有必要探索磁性材料中的拓扑能带结构。2017年,二维铁磁材料(cri3,cr2g 2e 2 te 6)首次通过实验获得,引发了该领域的研究热潮。然而,仍然很难实现拓扑二维铁磁材料。

最近,冯解宝、陈岚和吴惠科,以及北京理工大学的姚玉贵教授和日本广岛大学的岛田贤教授,也通过同步辐射角分辨光电子能谱(arpes)和理论计算,合作发现了单原子层铁磁材料gdag2(tc≈85 k)中自旋极化的外er节点线。通过深入分析,他们发现这些外结受到晶体对称性的保护,因此具有良好的稳定性。此外,单层gdag2中的一些外部节点线将选择性地打开具有不同磁化方向的能量间隙。

这项工作最近发表在《物理评论快报》杂志上。123,116401 (2019))。这项工作得到了国家自然科学基金、科技部和中国科学院乙级试点项目的支持。

图1:单层gdag2(不考虑基底)的计算结果。

图2:样品制备和arpes测量结果。

图3: arpes测量结果:确认gdag2中存在外节点线。