物理所/国科大/南京大学 Nat. Commun.:Flux合成CsCr₆Sb₆及Kagome近藤晶格实现

Flux生长新型磁性Kagome材料TbTi₃Bi₄

固相合成+Flux法生长Nb₃Cl₈：层状剥离Kagome半导体结构调控与磁相变抑制

物理所/国科大/南京大学 Nat. Commun.--Flux合成CsCr₆Sb₆及Kagome近藤晶格实现

一、研究背景

Kagome晶格具有对称性保护的狄拉克点、范霍夫奇点与平带，是研究拓扑物理、阻挫磁性与强关联电子的重要平台。理论预言Kagome 晶格可实现新奇近藤物理，但同时具备局域磁矩与巡游电子的Kagome近藤晶格长期未被实验实现。传统近藤体系多为f电子材料，d电子Kagome体系的强关联近藤物理一直是领域空白。

二、材料简介

CsCr₆Sb₆为类范德华层状晶体，空间群R-3m，晶格参数 a=5.546 (2)Å，c=34.52 (1)Å。材料由双层 Kagome层以ABC方式堆叠，层间由Cs原子分隔，可机械剥离至单层（厚度～1.1nm），且单晶与薄层均对空气、水汽稳定，便于物性表征与器件加工。

三、主要性质

1.电子结构：费米面附近存在Cr-3d 电子主导的极端孤立平带，平带与价带之间存在 50meV–0.5eV 带隙，体系电子关联效应显著，能带重整化因子约为 10。

2.重费米子：有效质量 m*/m₀=60，Sommerfeld 系数 γ=75mJ・mol⁻¹・K⁻²，达到 f 电子重费米子体系水平。

3.输运行为：低温呈现近藤绝缘态，载流子浓度低至10¹⁹cm⁻³，近藤温度T_K=20K，磁阻挫特征温度T_F=72K。

4.维度效应：层数减薄可诱导近藤击穿，薄层（<20层）出现A 型反铁磁序，并表现出奇偶层依赖的磁行为与反常霍尔效应。

四、合成生长与器件制备

1. 自熔剂法（Flux）合成CsCr₆Sb₆单晶

•原料：Cs锭 (99.9%)、Cr粒 (99.9%)、Sb粉 (99.999%)，摩尔比：Cs:Cr:Sb=10:3:30。

•Flux合成生长：混合原料装入氧化铝坩埚并真空密封于石英管，升温加热至1223K、保温24h；以2K/h 速率降温至923K随后炉冷。

•后处理：取出熔体水冷，收集六角片状单晶，典型尺寸3mm×3mm×50μm。

2. 薄层样品与器件制备

•剥离：Al₂O₃辅助机械剥离，胶带剥离块材→蒸镀 60–90nm Al₂O₃→热释胶带拾取→转印至 PDMS→转移至 300nm SiO₂/Si 基底

•层数标定：原子力显微镜 + 光学对比度

•器件加工：电子束光刻 (EBL) 图形化，蒸镀Cr/Au (5nm/60nm)电极

五、表征测量

•晶体结构：单晶 X 射线衍射、X 射线粉末衍射、扫描透射电子显微镜

•电子结构：角分辨光电子能谱 (ARPES)、扫描隧道显微镜 / 谱 (STM/STS)

•输运性质：变温电阻率、霍尔效应、磁阻

•磁学与热学：磁化率、低温比热

•薄层器件：低温磁电输运测试

六、图文解析

图1.CsCr₆Sb₆的晶体和电子结构。

图2.CsCr₆Sb₆平带。

图3.超低载流子密度下的挫败磁性和重费米子。

图4.高度可调的TK和隐藏的AFM状态。

图5.磁相图

七、研究成果

1.国际首次在d电子Kagome体系实验实现Kagome近藤晶格。

2.发现CsCr₆Sb₆具有超低载流子浓度、重费米子与近藤绝缘态。

3.实现维度诱导近藤击穿与隐藏磁有序，揭示Kondo–RKKY相互作用的层厚依赖规律。

4.建立维度–磁结构–近藤效应完整相图，为强关联量子体系提供全新研究平台。

八、应用前景

•基础物理：量子临界、非费米液体、拓扑超导等研究

•自旋电子学：层依赖磁电响应，适用于低功耗自旋器件

•二维磁体：奇偶层可控磁有序，可用于高密度存储与逻辑器件

九、总结

本工作采用Flux法成功合成CsCr₆Sb₆，首次实现Kagome近藤晶格，观测到重费米子、近藤绝缘态、维度诱导近藤击穿与层依赖磁有序等新奇量子物态。成果填补Kagome体系与近藤物理交叉领域空白，为强关联阻挫量子材料的设计与调控提供全新思路。

・作者：Boqin Song、Yuyang Xie、Wei-Jian Li（共一）等

・通讯作者：Lin Zhao、Shun-Li Yu、Xiaolong Chen、Tianping Ying

・主要单位：中国科学院物理研究所、中国科学院大学、南京大学、中国人民大学

・发表时间：2025年 7月 1日

・发表期刊：Nature Communications

・分区信息：中科院 1区，JCR Q1

・文章题目：Realization of Kagome Kondo lattice

・文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60785-3

Flux法合成、CsCr₆Sb₆、Kagome 近藤晶格、机械剥离、重费米子、近藤绝缘体；助熔剂法、自熔剂法、self-flux、Flux法、Flux工艺、Flux设备、助熔剂晶体生长炉、真空封管Flux、Flux合成炉、助熔剂法单晶生长、助熔剂法材料制备、Flux设备、Flux二维材料生长、Flux硫族化合物生长、Flux操作、石英管真空密封、真空封管助熔剂法、真空封管Flux、真空密封Flux、Flux Method、

#Flux法合成#CsCr₆Sb₆#Kagome#近藤晶格#重费米子材料#二维量子材料#自溶剂法

欢迎点赞、转发、爱心、评论、关注！

• 仪器操作及生长工艺

• 最新研究动态与成果

• 创新应用与前沿展望

• 独特现象与规律解析

**扫码咨询 | 获取方案 | 预约试用**

● 本文内容为科学交流与知识传播目的整理发布，不涉及任何商业用途。特此声明如下：

版权声明：本文部分素材来源于公开网络及已发表资料，引用仅用于学术交流与科普。若相关权利人认为存在不当使用，请通过后台联系我们，我们将在核实后及时更正、标注或删除。

内容声明：本文内容仅代表原作者观点，本公众号不对其科学性、完整性与适用性作任何明示或默示担保。读者引用或据此开展工作请自行核验，由此产生的任何后果，本公众号不承担法律责任。

内容说明：本公众号最终呈现内容已由编辑团队核对校正。如仍有疏漏，恳请指正。

内容更新与纠错：如发现信息存疑、来源标注缺失或疑似侵权/未授权内容，欢迎通过后台提交线索或信息，我们将尽快核查并处理。

● 本声明最终解释权归本公众号所有。感谢读者理解与支持。