反常霍尔效应是汇聚态数学的核心领域之一，其研究起源于19世纪80年代早期英国约翰霍普金斯学院的EdwinH.Hall在铁磁材料中的实验发觉；此后的整个20世纪，反常霍尔效应的研究几乎都集中在铁磁材料中；近些年来，非共线反铁磁材料中的反常霍尔效应也渐渐被理论和实验所开掘，这包括一些具有复杂磁结构的非共面反铁磁以及共面但非共线的反铁磁材料体系等。但是，因为时空反演对称性的保护，磁性材料中数目最多的一类材料——共线反铁磁，常年以来被觉得不会呈现出反常霍尔效应。
近日理论研究表明，对于一些具有特定晶体对称性的共线反铁磁材料，非磁性原子的低对称性排布可以打破时空反演对称，因而促使共线反铁磁中反常霍尔效应的存在成为可能。这样一种由非磁性原子的低对称性排布和共线反铁磁序共同诱发的反常霍尔效应被称之为晶体霍尔效应(Hall)[Šetal.arXiv:1901.00445(2019);Sci.Adv.6,(2020)]。
11月7日反常霍尔效应，（《自然•电子学》）在线发表了上海民航航天学院材料科学与工程大学刘知琪院长课题组在共线反铁磁材料中反常霍尔效应的实验观测研究。论文题为“AnHallin”(《交变磁极RuO2中的反常霍尔效应》)。工大材料大学博士生冯泽鑫和周晓荣，以及美国切沃学院LiborŠ博士为论文共同第一作者。论文合作者还有华东科技学院国家脉冲强磁场科学中心朱增伟院士和夏正才院士、德国波鸿学院Jairo院士、捷克科大学Tomáš院士等。工大材料大学刘知琪院士为论文通信作者。
在该项研究工作中反常霍尔效应，刘知琪院士课题组制备出了高浊度率的金红石相RuO2共线反铁磁外延单晶硅薄膜，通过结构、电输运、磁输运、磁性检测等表征手段，并依托华东科技学院国家脉冲强磁场科学中心的大科学装置，在此共线反铁磁材料中实验观测到了很大的反常霍尔浊度率(图1)。这项实验工作协同前期理论研究，将反常霍尔材料体系拓展到了磁性材料中数目最为丰富的共线反铁磁中，并将其起源拓展到了非磁性原子的排布对称性上，因而有望在共线反铁磁研究中迸发出更多新奇物态。
图1：共线反铁磁金属氧化物RuO2薄膜中和Néel矢量L密切相关的晶体霍尔效应（L-AHE）。
该项研究得到了国家自然科学基金创新研究群体项目及面上项目等的支持。
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