報告題目：磁性拓撲材料非常規反常輸運性質(zhì)的第一性原理研究
報告人：馮萬(wàn)祥（北京理工大學(xué)物理學(xué)院）
時(shí)間：2024年6月12日（周三），上午9：30-10：30
地點(diǎn)：師昌緒樓408會(huì )議室
摘要：磁性拓撲材料因其獨特的電子結構、磁性響應和反常輸運性質(zhì)，在自旋電子學(xué)和自旋卡諾電子學(xué)等方面具有廣泛的應用潛力，因而備受關(guān)注。報告內容有三個(gè)部分。首先，我們發(fā)現鐵磁材料MF3 (M = Pd,Mn)是一種拓撲準半金屬，在費米能級附近是完全自旋極化的拓撲節線(xiàn)態(tài)，不存在其它平庸能帶。通過(guò)第一性原理計算了MF3的反常/自旋霍爾、能斯特電導率，發(fā)現內在機制起主要貢獻（占總量的2/3），外在邊跳機制可以忽略，但外在斜散射機制非常重要（占總量的1/3）。這項工作建立了拓撲能帶與反常電荷、自旋輸運之間的直接聯(lián)系，指出外在機制具有不可忽視的重要作用[1]。其次，我們在非共面反鐵磁(γ-FexMn1?x和KxRhO2)中發(fā)現了源于標量自旋手性的“拓撲”磁光Kerr和Faraday效應，不需要自旋軌道耦合和能帶交換劈裂，并且在低頻極限下可以實(shí)現量子化，即“量子拓撲”磁光效應。拓撲磁光效應及其量子化現象代表著(zhù)一類(lèi)全新的“拓撲”光與物質(zhì)相互作用[2]。最后，我們發(fā)現交錯磁體中可以出現由晶體時(shí)間反演對稱(chēng)性破缺導致的晶體能斯特和晶體熱霍爾效應，隨著(zhù)磁序方向變化呈現極強的各向異性，其微觀(guān)起源歸結于Weyl贗節線(xiàn)、交錯贗節面和交錯階梯躍遷；在典型的交錯磁體RuO2中，受拓撲節線(xiàn)能帶的影響，反常Wiedemann-Franz定律可以維持到150 K。該工作揭示了拓撲交錯磁體中特有的晶體熱輸運現象，為自旋卡諾電子學(xué)器件提供了新的材料平臺[3]。
參考文獻：
[1] Zhou et al.,Phys. Rev. Lett. 129,097201 (2022).
[2] Feng et al.,Nat. Commun. 11,118 (2020).
[3] Zhou et al.,Phys. Rev. Lett. (Editors’Suggestion) 132,056701 (2024).
報告人簡(jiǎn)介：馮萬(wàn)祥，北京理工大學(xué)長(cháng)聘教授、入選國家高層次青年人才計劃。從事拓撲量子材料及其磁輸運性質(zhì)的理論和計算研究，在Nature子刊、Phys. Rev. Lett.、Nano Lett.等期刊發(fā)表50余篇論文，總計他引9200余次（Web of Science）。關(guān)于三維Z2拓撲絕緣體、二維材料MoS2的自旋霍爾電導率和電子遷移率、反鐵磁中可存在磁光、拓撲磁光、反常霍爾和反常能斯特效應的理論預言被實(shí)驗證實(shí)，部分成果被寫(xiě)入國外物理學(xué)研究生教材和多本學(xué)術(shù)專(zhuān)著(zhù)，得到國內外同行廣泛關(guān)注和正面評價(jià)。報告人曾在美國APS年會(huì )、德國DPG年會(huì )和IEEE國際磁學(xué)會(huì )議上做邀請報告；主持國家自然科學(xué)基金面上項目3項、中德合作項目1項、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題2項和973計劃子課題1項；獲2016年德國洪堡學(xué)者、2018年國家自然科學(xué)二等獎(3/3)、2020年中國材料研究學(xué)會(huì )計算材料學(xué)青年獎、2021年教育部青年長(cháng)江學(xué)者、2022年教育部自然科學(xué)二等獎(3/5)、2022年北京理工大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導教師、2022年北京高校優(yōu)秀本科育人團隊。現擔任中國材料研究學(xué)會(huì )計算材料學(xué)分會(huì )委員、中國核學(xué)會(huì )計算物理學(xué)分會(huì )理事。
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