寄明月 裸舞 科研进展|物态纷呈，“铕”你最佳！

     稀土元素Eu（铕）的二价离子Eu2+(4f7， S = J = 7/2)具有局域磁矩寄明月 裸舞，局域磁矩极易与传导电子发生作用，导致如近藤效应、重费米子等兴味的物理表象。同期，局域磁矩自旋地方也易被外磁场调控，可带领磁相变，进而通过自旋-轨说念耦合（SOC）影响电子能带，带来丰富的物感性质。上海科技大学物资科学与时代学院郭艳峰课题组近几年在Eu基磁性材料地方获得了系列进展（注1）。近日与互助者在该地方又获得关键进展，干系责任折柳发表于Nature Communications、Physical Review Letters和Physical Review B。

  

一、EuTe2中压致超导与共存反铁磁序的同步增强

图1、 EuTe2常压下结构和物性：(a)晶体结构暗意图，(b) A型反铁磁结构，(c)歪斜反铁磁结构，及(d)不同磁场下的电阻率弧线，插图为5K时的磁阻弧线。

EuTe2具有如图1a所示CuAl2型晶体结构。常压下，EuTe2呈现半导体特点，在奈尔温度TN ≈ 11 K发生反铁磁相变（图1b）。T < TN时，沿c轴地方施加外磁场，Eu2+磁矩会领先在HcSF ≈ 2-3 T发生霎时的自旋翻转（图1c），然后在更高磁场HcSP ≈ 7.6 T透澈铁磁极化，形成低温下出现磁场带领的半导体-金属滚动，发扬出巨磁阻效应(图1d)。

EuTe2能隙约为14-16 meV，适于诳骗高压调控其自旋-电荷耦合及磁电基态。高压测量透露（图2）寄明月 裸舞，天然EuTe2 单晶在0-11.5 GPa范围内电阻率ρ(T)随压力加多而磨蹭减小，关联词在11.5 GPa时仍保合手半导体行径，而TN随压力加多而单调升高，11.5 GPa时升至约30 K。此外，当压力P > Pc ≈ 6 GPa，ρ(T)在3-5 K出现超导滚动，超导滚动温度Tc随加压磨蹭升高。测量揭示Pc隔壁超导态的零温Hc2(0)十分接近甚而跳跃弱耦合的泡利顺磁极限HP = 1.84Tc，评释EuTe2中的超导态具有强耦合或十分规配对机制。高压同步辐照XRD测试效力摒除了Pc隔壁结构相变，因此高压下EuTe2的物性演化与Te-5p能带的展宽和Eu2+磁交换作用的增强应有密切干系，即加压使Te-5p能带提供了更多的载流子，这些载流子在高温时通过蜿蜒交换作用增强了Eu2+离子之间的交换作用，同期在低温又形成库珀对。

    该责任发表在海外着名期刊Nature Communications [1]，上科大副西宾郭艳峰、中科院物理辩论所王铂森副辩论员、程金光辩论员为共同通信作家。

二、EuB6中自愿磁化带领的拓扑相变时辰反演对称和能带拓扑的关联是拓扑物理辩论的要道问题之一。在磁性拓扑材料中，磁有序会破缺时辰反演对称，宇称相背的自旋劈裂能带发生回转会产生更多新奇的拓扑态，比如量子反常霍尔效应、磁性外尔半金属态等。

图3、EuB6晶体结构与能带结构。(a)晶体结构暗意图；(b)身形能带及向(001)投影的布里渊区名义态；(c)不辩论SOC时顺磁态体带；(d)X(Y， Z)点能带回转及交点放大情况；(e)时辰反演对称破缺导致的新拓扑态。“+”和“-”折柳代表偶宇称奇宇称，“↑”和“↓”折柳代表自旋进取和自旋向下。玄色能带是自旋劈裂的能带，红色和蓝色折柳代表自旋进取及向下的能带。不辩论SOC，自旋劈裂的能带形成Dirac节线。辩论SOC，字据磁对称性，不错是拓扑节线半金属大概外尔半金属。

第一性旨趣盘算和稚童有用模子分析的效力预言“软磁”材料EuB6（如图3a所示CsCl-型结构，空间群Pm3m）在顺磁态是拓扑平方的窄带隙半导体，参预铁磁态后，时辰反演对称破缺，交换场导致能带劈裂，形成磁性拓扑半金属态（图3）。互助团队诳骗高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）选取一性旨趣盘算辩论其电子结构，发现其（001）解理面存在Eu和B两种截至面。在Eu截至面上不雅测到的是吊挂键形成的平方名义态；在B截至面上不雅测到了身形能带，发现顺磁态EuB6布里渊区三个X(Y， Z)点存在能带回转，对应 = 1的拓扑绝缘态，与辩论了SOC时表面盘算合适（图3）。B截至面身形能带随温度发生变化，在铁磁态形成了时辰反演对称破缺的磁性拓扑半金属态，其非平方的拓扑不变量χ = 1保证了该体系能隙不可扫数翻开。

表面盘算还标明，EuB6时辰反演对称破缺以后，沿着不同磁化地方，该体系不错是外尔型拓扑节线半金属大概外尔半金属（图3）。由于铁磁态电子结构中的拓扑态无法诳骗ARPES平直测量，课题组与互助者诱骗磁输运测量选取一性旨趣盘算，测量并分析了该体系的反常霍尔效应，证实其反常霍尔效应源于非平方拓扑态的本征性质。

以上辩论标明，EuB6是辩论时辰反演对称破缺与非平方拓扑态关联的设想体系。

    干系责任折柳发表在海外着名期刊Physical Review Letters[2]及Physical Review B[3]。著述[2]中，上科大与微系统所聚会培养博士生刘万领、郭艳峰课题组博士生张鑫、斯坦福大学博士后聂念念敏、微系统所副辩论员刘正太为共同第一作家，上科大副西宾郭艳峰、中科院物理辩论所王志俊辩论员、微系统所沈大伟辩论员为通信作家。著述[3]中，上科大郭艳峰课题组博士生袁健、哈工大深圳分校石贤彪博士为共同第一作家，助理西宾刘健鹏和副西宾郭艳峰为通信作家。　　

注1：

APL Mater. 2020， 8: 011109. 剪辑推选。流畅：https://doi.org/10.1063/1.5129467

PRB 2019， 100: 201102(R). 剪辑推选， 流畅：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.201102

乱伦强暴

Nat. Commun. 2021， 12: 6970. 流畅：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26482-7

论文流畅：

论文1：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30718-5

论文2：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.166402

论文3：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.106.054411