光學(xué)顯微鏡圖片平帶鐵磁有序化研究進(jìn)展
作者: 發(fā)布時(shí)間:2022-07-02 17:31:00點(diǎn)擊:1644
信息摘要:
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最近,中國(guó)科學(xué)院合肥材料科學(xué)研究所兼任教授陸輕鈾與中國(guó)科技大學(xué)曾長(zhǎng)干教授合作,在Fe3Sn2鐵磁結(jié)構(gòu)研究方面取得了新的進(jìn)展。從理論上闡明了具有帶狀結(jié)構(gòu)的晶體及其高溫鐵磁機(jī)理。
在電子能帶理論中,通過(guò)求解單電子在周期勢(shì)中運(yùn)動(dòng)的薛定諤方程得到固體能帶結(jié)構(gòu),通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)木Ц窠Y(jié)構(gòu),產(chǎn)生了許多重要的能帶結(jié)構(gòu),如線性耗散的狄拉克能帶、平帶等。d是高度簡(jiǎn)并無(wú)耗散的多電子態(tài),它包含許多奇特的量子效應(yīng),如局域超重電子、高溫分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、高溫超導(dǎo)等。已經(jīng)提出,到目前為止,在實(shí)際材料中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)明顯的扁平條帶結(jié)構(gòu)。
如圖1所示,F(xiàn)e3Sn2晶體由兩層Fe-Sn層和一層Sn層周期性排列組成,每層由Sn層隔開,F(xiàn)e原子的每一層Fe-Sn層形成Kagome晶格(竹籃對(duì)稱、角共享的三角形編織圖案)。電子布洛赫波函數(shù)的干涉消除導(dǎo)致電子在由Fe原子組成的Kagome晶格中被束縛,從而產(chǎn)生幾乎非色散的平坦帶。在2K下,原子約為1.94μB,居里溫度約為610K。分子內(nèi)交換形成的局域磁矩通過(guò)Kagome晶格中獨(dú)特的六邊形單元形成鐵磁耦合。由SMFF研制的F型磁力顯微鏡(MFM)。Fe3Sn2表面的磁疇有明顯的條紋,說(shuō)明Fe3Sn2表面附近存在長(zhǎng)程鐵磁序列。
本研究揭示了真準(zhǔn)二維Kagome晶格材料Fe3Sn2的存在,為晶格驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)程鐵磁序的存在提供了直接的觀測(cè)證據(jù)。包括費(fèi)米平面位置調(diào)節(jié)和磁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)其它新的量子態(tài),在拓?fù)淞孔佑?jì)算中具有廣闊的應(yīng)用前景。
研究論文題目為《Fe3Sn2 Kagome晶格中的平帶和緊急鐵磁有序》,并作為封面論文和編輯建議論文發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(121096401(2018)。
上述研究工作得到了自然科學(xué)基金、科技部、教育部和量子信息與量子技術(shù)前沿協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。
圖1。(a)Kageme晶格中規(guī)則六邊形結(jié)構(gòu)上的波函數(shù)示意圖。(b),(c)塊狀Fe3Sn2結(jié)構(gòu)的頂視圖和側(cè)視圖。(d)Fe3Sn2截面的TEM圖像。(E)Fe3Sn2寬范圍STM圖像。
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