南京大学吴镝/万贤纲团队Phys. Rev. Lett.: 交错磁体驱动的磁振子自旋分裂能斯特效应

反铁磁体中的磁振子自旋流产生已成为自旋电子学的一个重要课题，传统方法通常需要强外部磁场或存在Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）。近年来，一类以动量依赖的非相对论性自旋分裂能带为特征的“交错磁体”（altermagnets）出现，为实现无需磁场或DMI约束的磁振子自旋流产生提供了一种前所未有的方法。

在此研究中，作者展示了LuFeO₃（LFO）薄膜中的磁振子自旋分裂能斯特效应（MSSNE），其中施加纵向温度梯度会产生横向磁振子自旋流（J_m）。四项关键证据表明观测到的MSSNE源于磁振子能带的自旋分裂，对称性分析进一步证实了这一结论，而非源于DMI。这项研究发现不仅证实了MSSNE的存在，还凸显了交错磁体独特的磁振子特性，这使其成为反铁磁自旋电子应用中极具潜力的材料平台。

总而言之，作者提出了四个关键特征来识别LFO薄膜中交错磁体驱动的磁振子自旋分裂能斯特效应：（i）当∇T_ip平行于奈尔矢量n时产生J_m，而垂直于n时不产生；（ii）该现象具有时间反演奇性；（iii）该现象是体相效应而非界面效应；（iv）J_m与n密切相关，而非与磁矩M_c相关。

研究表明，LFO薄膜是一种具有交错磁体特征的弱铁磁体，并展现出源于其自旋分裂磁振子能带的独特磁振子输运现象。特别是，以LFO薄膜为例，为获得单晶及单反铁磁畴态以研究本征交错磁性提供了极具吸引力的机遇。MSSNE开辟了在反铁磁绝缘体中产生磁振子自旋流的新途径，并为设计基于交错磁体的自旋热电子器件提供了更多可能。后续研究可聚焦于通过调控奈尔矢量实现该效应的可调性。此外，其逆效应的潜在实现有望为深入理解交错磁体的本征特性提供新视角。

图3 (a) 具有∇T_ip||b轴和沿c轴方向扫描磁场的Pt(3)/LFO的V值测量；(b) 不同θ下Pt(3)/LFO的面内各向异性MSSNE测量装置；(c) 不同角度θ的V值测量；(d) 从图(c)中提取的VMSSNE随θ的变化

图4 沿a轴和b轴∇T_ip的 (a) Pt(3)/Cu(1.2)/LFO和 (b) Pt(3)/NiO(0.6)/LFO的V值测量

【相关文献】