具有共线自旋螺旋结构的金属性p波磁体实现巨大反常霍尔效应

《Nature》：A metallic p-wave magnet with commensurate spin helix

本研究实验实现了一种具有共线自旋螺旋结构和各向异性电子特性的金属性p波磁体。该材料在微小自发磁化作用下发生畸变时表现出巨大反常霍尔效应（霍尔电导率>600 S cm?1，霍尔角>3%），为探索自旋分裂电子态在磁体、超导体和自旋电子器件中的功能提供了理想平台。

　　

在凝聚态物理领域，具有自旋分裂电子结构的反铁磁态尽管净磁化强度接近零，却能产生自旋电子学、磁子学和电子学现象。最简单的奇宇称自旋分裂——p波（p-wave）最初被认为源于相互作用电子系统中的集体不稳定性。最新理论发现了一条无需强关联即可实现p波自旋分裂电子能带的新途径，称为p波磁性（p-wave magnetism）。

本研究通过实验实现了金属性p波磁体。局域磁矩的反铁磁纹理（即共面自旋螺旋）与离域传导电子耦合产生了奇宇称自旋分裂，X射线散射实验显示其磁周期为化学晶胞的偶数倍。该纹理打破了空间反演对称性，但通过半晶胞平移近似保持时间反演对称性，从而满足p波磁性的对称条件。

与理论预测一致，该p波磁体表现出特征性的电子电导各向异性。相对论性自旋-轨道耦合（spin-orbit coupling）和微小的自发净磁化进一步打破时间反演对称性，导致巨大的反常霍尔效应（anomalous Hall effect）。模型计算表明，p波磁体电子结构中的自旋节点平面易被微小扰动打开能隙，从而诱导反常霍尔效应。这项研究确立了金属性p波磁体作为探索自旋分裂电子态功能的重要平台。