【摘要】：拓扑半金属是近六年来汇聚态化学学领域中重大研究突破之一,其中磁性拓扑半金属()因为磁有序、轨道序和强电子关联等多重耦合作用的并存反常霍尔效应,呈现出愈发丰富的拓扑量子态和奇特物性。本论文针对具有非共线磁结构的拓扑半金属候选材料DySb和,举办了单晶硅生长、电磁物性和化学机理研究,阐述了电输运/磁结构之间的内在关联和外磁场下调控规律。本论文内容概括如下五章:第一章,首先对拓扑半金属的化学概念、相关材料、典型的物性及相关进展作了简略概述,并进一步论述了非共线磁结构的磁性半金属中的奇特物性,如:手性负磁阻、拓扑反常霍尔效应、巨大的本征反常霍尔效应等。讨论了面心立方结构RX(R=稀土,X=Sb,Bi)磁性半金属和烧绿石结构铱氧化物的拓扑物态和奇特物性的研究现况,在此基础上提出了本论文的选题根据。第二章,介绍了面心立方结构DySb和烧绿石结构单晶硅制备方式、结构表征和物性测试方式,并对其测试原理作了简略说明。第三章,对具有Ising反铁磁各向异性的DySb单晶硅的磁性和电输运进行研究。
磁性研究表明:当外磁场沿易磁化轴[001]方向时,磁化硬度表现出1/2磁化平台行为,随磁场降低系统依次经历Ⅱ型反铁磁→HoP型亚铁磁→铁磁性的相变,勾画了磁场气温(B-T)相图。电输运研究表明:当磁场在(110)和(100)平面内旋转时,DySb表现出四重旋转对称性的各向异性磁内阻行为,Néel气温以下磁场可诱导最大磁内阻从[110]方向转入[111]方向,同时该体系可表现出各向异性的反常霍尔效应。进一步对霍尔效应的剖析表明,该体系存在非共线磁结构诱导的拓扑反常霍尔效应,反常霍尔浊度可达~5000?~(-1)?cm~(-1),大的反常霍尔浊度始于非共线反铁磁和补偿半金属特点的共存。第四章,通过对具有不同物理计量比Eu_(2(1+x))Ir_(2(1-x))O_(7-y)单晶硅样品的研究,发觉物理计量比(Eu/Ir)降低,金属-绝缘体相变气温从T_(MI)=116K(Eu/Ir=1.015)降低到T_(MI)=102K(Eu/Ir=1.05)。重点举办了反铁磁序“All-in/All-out”自旋结构的畴和畴壁的耦合作用对磁性和电输运的调控规律研究。磁性结果表明:Eu_(2(1+x))Ir_(2(1-x))O_(7-y)在外磁场冷却后的磁滞回线中表现出非对称行为,即交换偏置效应反常霍尔效应,否认了“All-in/All-out”畴和畴壁存在界面耦合作用;而且高质量样品具有更显著的非对称行为和较大的铁磁性,阐明了“All-in/All-out”畴壁的铁磁性特点。电输运的测试结果表明:界面磁耦合会诱导非对称的磁内阻和非对称的霍尔效应,强调了“All-in/All-out”畴和畴壁耦合对电输运行为的调控作用。
