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高温量子磁性拓扑材料中自旋调控与中子散射研究

批准号:
U2130101
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
沈冰
依托单位:
学科分类:
NSFC-中物院联合基金
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈冰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
探索具有高温量子反常霍尔效应的材料,对发展新一代芯片,突破量子极限具有重要意义。实现这种量子材料需要设计非平庸的拓扑电子结构和构造高温稳定的磁有序,特别是把控材料中的“磁”。依托中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor, CMRR)的中子科学平台,我们将聚焦一类新的高温拓扑磁性材料—— RMn6Sn6(R为f电子稀土元素)。其磁有序温度高于室温,锰原子构成Kagome晶格。非Kagome晶格稀土元素的f电子对体系磁性拓扑态有重要影响。我们以中子散射的手段直接表征体系的磁结构、磁性态,结合量子输运、材料制备等手段研究“f电子磁性对拓扑电子态的影响”、“如何构造干净的面外磁矩的Kagome晶格磁体”、“如何调控磁并诱导高温量子化的电磁平台”等科学问题,开拓高温量子反常霍尔效应的新材料体系。
英文摘要
Achieving high-temperature(HT) quantum anomalous hall effect (QAHE) is of great importance for developing new generation electronic chips to break through the quantum limit. It is indicated that the nontrivial topological electron structure and HT robust magnetism are necessary for the materials with HT QAHE, especially for magnetism. With the neutron scattering technique(China Mianyang Research Reactor (CMRR) )we focus on a kind of HT Kagome magnet RMn6Sn6 (where R is the rare earth materials). These materials exhibit Kagome lattice and intrinsic magnetic order above room temperature. The magnetism from the f state of rare earth element (f-RE) strongly couples with the magnetic Kagome layer (MKY). We will study the magnetic structure and state by neutron scattering technique which will help us to understand “the interaction between f-RE and MKY”, “How to construct the ‘clean’ magnetism in Kagome lattice?”, and “how to achieve HT QAHE” etc. The research will open a new material platform for HT QAHE.
探索具有高温量子化的霍尔效应的材料,对发展新一代芯片,突破量子极限具有重要意义。实现这种量子材料需要具有非平庸的拓扑电子结构和构造高温稳定的磁有序,特别是把控材料中的“磁”。依托中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor, CMRR)的中子科学平台,我们聚焦高温拓扑磁性材料,开展了多种奇异量子材料的探索和制备,通过多种手段直接表征体系的磁结构、磁性态,结合量子输运、材料制备等手段研究其中新奇磁性态和电子态,开拓高温拓扑效应的新材料体系。其主要取得结果如下:.(1)系列性的探索制备了多种拓扑量子材料单晶,如高温磁性kagome 材料RMn6Sn6(R为稀土元素),二维层状kagome材料KV3Sb5,反铁磁拓扑材料EuZn2As2,,开拓高温拓扑效应的新材料体系。(2)发现了拓扑kagome金属KV₃Sb₅中观察到的异常高阶平面霍尔效应(PHE)及平面各向异性磁阻(PAMR)。以及电荷密度波(CDW)转变附近表现出明显的温度和场强依赖性,说明晶格、磁性及电子结构之间存在显著的相互作用。(3)通过中子散射,电子自旋共振(ESR)以及输运测,发现了EuZn₂As₂化合物中,由长程和短程磁性随温度和场强变化的相互作用,可产生非零自旋手性和Berry曲率,导致具有中心对称性的简单AF系统中引发额外的拓扑霍尔效应(THE)。(4)系统研究了Heusler合金NbxZr₁₋ₓCo₂Sn的磁性与输运性质,特别是其异常霍尔效应(AHE)的演变行为。该材料是一种铁磁性(FM)Weyl半金属,其拓扑特性和电子结构使其成为研究AHE和拓扑量子态的理想平台。(5)揭示了层状反铁磁性(AFM)材料V5S8磁性与电子间复杂的相互作用。展示了该材料在自旋翻转状态下的明显异常霍尔效应(AHE)、平面霍尔效应(PHE)和各向异性磁阻(AMR)的行为。
高温Chern拓扑磁性拓扑材料中磁性研究与调控
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    沈冰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金