磁场诱导完全补偿反铁磁体的子自旋翻转切换

《Physical Review B》：Sub-spin-flop switching of a fully compensated antiferromagnet by magnetic field

　　用磁场控制反铁磁体是凝聚态物理中的一项根本性挑战，原因在于其磁有序被完全补偿、净磁化强度趋于零。传统方法要么依赖未完全补偿的磁矩，要么依赖高场下的自旋翻转（spin-flop）相变。在此，我们展示了全补偿反铁磁体 CeNiAsO 中的低场开关特性——该材料近期被提出作为 p 波磁性的候选材料。利用远低于自旋翻转阈值的面内磁场，我们有选择性地稳定了具有相互正交亚格子取向的两个简并反铁磁畴中的一个。这种由场诱导的畴选择实现了巨大面内电阻各向异性的可逆且非易失性开关，幅度最高可达约 35%——这一数值远远超过了由自旋-轨道耦合驱动的传统各向异性信号。该开关行为在低温非共线奈尔相以及较高温度的共线自旋密度波相中均得以保持，凸显了畴选择机制的普适性。我们的工作确立了一种利用温和磁场操控补偿型反铁磁体的方法，并强调了其在基于巨大且可开关的电阻各向异性的高性能自旋电子器件方面的应用潜力。