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量子笼目磁体RMn6Sn6的拓扑物性调控研究

批准号:
12104461
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
许锡童
学科分类:
拓扑凝聚态体系
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
许锡童

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
笼目格子由于结构的特殊性本征承载着非平庸的拓扑电子结构,具有磁性笼目格子的笼目磁体也因而成为研究磁性拓扑材料、探索关联拓扑物态的重要模型化体系。近期发现的RMn6Sn6(R=稀土元素)由于具有无缺陷的笼目层、较弱的层间相互作用,以及4f-3d耦合引发的丰富的磁基态,是检验理论模型的高度可调控的平台。本项目计划以RMn6Sn6为研究对象,利用晶格、磁性、维度调控等途径,结合强磁场这一调控材料磁结构与电子运动的有力手段,综合探索费米能、自旋态、自由程、电子所处朗道能级等参数条件演变对拓扑物性的影响,挖掘RMn6Sn6及其器件中可能存在的新物理、新现象。本项目将为理解RMn6Sn6等一系列量子笼目磁体中的拓扑相变提供重要信息,澄清强磁场调控磁性拓扑材料的拓扑物性的机制,并为新型磁性拓扑材料、物态的探索提供思路。
英文摘要
The kagome magnet is an important model system to study magnetic topological materials, as it hosts a special kind of kagome lattice which has the potential to realize a variety of correlated topological states. The recently discovered kagome magnet RMn6Sn6 (R=rare earth element) is an ideal material family to test this model system, due to the pristine kagome layer, the weak interlayer interaction and the fertile magnetic ground states arising from 4f-3d coupling, offering a highly tunable platform for quantum manipulation..We propose to study the quantum tuning effects in RMn6Sn6 by regulating parameters like lattice, magnetism, dimension and by an intense magnetic field. The evolution of Fermi energy, spin texture, mean-free path and electron motion in different Landau level will simultaneously have an impact on the topological properties, unearthing new physics in RMn6Sn6’s bulk materials and mesoscopic devices..This study will help illustrate topological phase transitions in quantum kagome magnets like RMn6Sn6, clarify how strong magnetic field controls the topological transport properties and provide a guideline for searching new magnetic topological materials and states.
笼目结构磁体有望承载多种新型拓扑物态,是研究拓扑磁性材料的重要模型化体系。近期发现的一类笼目磁体RMn6Sn6(R=稀土元素)由于具有无缺陷笼目层、较弱的层间相互作用、4f-3d耦合引发的极丰富的磁基态,是检验该模型体系、探索新型拓扑物态的理想平台。本项目以RMn6Sn6为研究对象,以强磁场为主要调控参量,结合晶格、磁性、维度调控等手段,对RMn6Sn6的拓扑态进行量子调控,挖掘材料及相关器件中的新物理、新现象,主要取得了以下成果:.1、在TbMn6Sn6中研究磁场下的反常输运效应,发现磁性拓扑材料中电荷与熵的拓扑关联;.2、在笼目磁体TmMn6Sn6的微纳器件中发现块材的自旋阀效应;.3、发现系列新型V基笼目材料Ti/Zr/HfV6Sn6;.4、此外,为更好的理解RMn6Sn6中的拓扑态,项目还针对其他拓扑体系开展了一些探索与研究。.这些结果为理解笼目晶格及其他典型晶格体系的拓扑物态和拓扑相变提供了有用信息,为新型拓扑物态及其指针效应的探索提供了思路。在本项目资助下,负责人发表一作/通讯(含共同)SCI论文6篇,包括Nat. Commun.一篇,Rep. Pro. Phys.一篇,Phys. Rev. B/Mater.两篇,Appl. Phys. Lett.一篇,Chin. Phys. B一篇,另外有1篇Nat. Commun.已接收。
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