报告题目：磁性拓扑材料非常规反常输运性质的第一性原理研究

报告人：冯万祥（北京理工大学物理学院）

时间：2024年6月12日（周三），上午9：30-10：30

地点：师昌绪楼408会议室

摘要：磁性拓扑材料因其独特的电子结构、磁性响应和反常输运性质，在自旋电子学和自旋卡诺电子学等方面具有广泛的应用潜力，因而备受关注。报告内容有三个部分。首先，我们发现铁磁材料MF₃ (M = Pd,Mn)是一种拓扑准半金属，在费米能级附近是完全自旋极化的拓扑节线态，不存在其它平庸能带。通过第一性原理计算了MF₃的反常/自旋霍尔、能斯特电导率，发现内在机制起主要贡献（占总量的2/3），外在边跳机制可以忽略，但外在斜散射机制非常重要（占总量的1/3）。这项工作建立了拓扑能带与反常电荷、自旋输运之间的直接联系，指出外在机制具有不可忽视的重要作用[1]。其次，我们在非共面反铁磁(γ-Fe_xMn_1−x和K_xRhO₂)中发现了源于标量自旋手性的“拓扑”磁光Kerr和Faraday效应，不需要自旋轨道耦合和能带交换劈裂，并且在低频极限下可以实现量子化，即“量子拓扑”磁光效应。拓扑磁光效应及其量子化现象代表着一类全新的“拓扑”光与物质相互作用[2]。最后，我们发现交错磁体中可以出现由晶体时间反演对称性破缺导致的晶体能斯特和晶体热霍尔效应，随着磁序方向变化呈现极强的各向异性，其微观起源归结于Weyl赝节线、交错赝节面和交错阶梯跃迁；在典型的交错磁体RuO₂中，受拓扑节线能带的影响，反常Wiedemann-Franz定律可以维持到150 K。该工作揭示了拓扑交错磁体中特有的晶体热输运现象，为自旋卡诺电子学器件提供了新的材料平台[3]。

参考文献：

[1] Zhou et al.,Phys. Rev. Lett. 129,097201 (2022).

[2] Feng et al.,Nat. Commun. 11,118 (2020).

[3] Zhou et al.,Phys. Rev. Lett. (Editors’Suggestion) 132,056701 (2024).