日本東京大學(xué)近日宣布，發(fā)現(xiàn)了一種顯示出*的巨大自發(fā)性反常霍爾效應(yīng)的反鐵磁性物質(zhì)。有望以此開(kāi)發(fā)出能以很小的電流產(chǎn)生巨大的電動(dòng)勢(shì)、抑制發(fā)熱的新一代反鐵磁性存儲(chǔ)材料。

 

研究小組2015年于全球*發(fā)現(xiàn)了自發(fā)性地顯示出巨大反�；魻栃�應(yīng)的反鐵磁性物質(zhì)“Mn3Sn”。此次，通過(guò)對(duì)相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行一系列的探索，發(fā)現(xiàn)把Sn換成Ge的錳鍺化合物“Mn3Ge”在5K低溫下顯示出400Ω-1cm-1的霍爾傳導(dǎo)率，這是Mn3Sn顯示出的*大值的4倍以上。

 

Mn3Ge具有被稱(chēng)作“Kagome格子”的晶體構(gòu)造，錳原子及其自旋原子配置在等邊三角形的頂點(diǎn)位置。此時(shí)，如果相鄰的自旋電子指向相反方向、效果相互抵消的力（反鐵磁相互作用）發(fā)揮作用，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)之間就會(huì)在力量上勢(shì)均力敵，*后會(huì)以相互傾斜120度的狀態(tài)穩(wěn)定下來(lái)。

 

研究發(fā)現(xiàn)，從外部對(duì)這種狀態(tài)施加磁場(chǎng)時(shí)，每個(gè)錳元素發(fā)生了數(shù)毫μB的磁化。雖然這種磁化非常小，只有普通鐵磁體的千分之一左右，但在幾百高斯的較小磁場(chǎng)作用下發(fā)生了反磁化，霍爾電壓符號(hào)也隨之發(fā)生反轉(zhuǎn)。研究小組此次還發(fā)現(xiàn)，Mn3Ge的這種自發(fā)性反常霍爾效應(yīng)可在-270℃至其尼爾點(diǎn)（反鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘臏囟龋�，也就�?/span>120℃之間的廣泛溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。

 

以往的鐵磁性體材料存儲(chǔ)元件會(huì)受到漏磁場(chǎng)的影響，如果使用反鐵磁性體，可使自旋電子一致朝著相反方向，自旋電子總體上幾乎不會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，因此可以實(shí)現(xiàn)高集成化。而且，反鐵磁性體一般還能顯示出速度比鐵磁性體快3位數(shù)以上的工作性能。另外，還能以比較簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行物質(zhì)合成，用克拉克值高、廉價(jià)且沒(méi)有毒性的元素構(gòu)成，因此是一種具備出色特性的實(shí)用材料。今后，以實(shí)用化為目標(biāo)的研發(fā)有望取得進(jìn)展。

 

此次的研究成果預(yù)定于2016年6月9日刊登在美國(guó)科學(xué)期刊《Physical Review Applied》網(wǎng)絡(luò)版上。

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