image: Mn3Sn展现出巨大的反常霍尔效应（左上），Mn3Sn全电学方法调控探测其拓扑自旋态（右上），基于无外场辅助的磁化翻转演示的二态翻转（左下）和多态翻转（右下） view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
最近，《国家科学评论》杂志在线刊发了中科院半导体所王开友课题组与南方科技大学卢海舟课题组合作的研究成果。Mn3Sn/重金属异质结往往需要外加磁场辅助电流诱导的磁化翻转，区别于Mn3Sn异质结，Si/SiO2衬底直接生长的Mn3Sn具有更强的非线性霍尔效应，意味着用这种方式生长出的多晶纯Mn3Sn的反演对称性破缺程度更大。在无重金属产生的外部自旋电流注入和外磁场辅助的条件下，反演对称性破缺更强的多晶纯Mn3Sn通过电流诱导出更强的本征非共线自旋轨道力矩，首次实现了非共线反铁磁外尔半金属的全电控磁化翻转，并利用非共线拓扑Mn3Sn所具有的巨大反常霍尔信号进行探测，进一步实现了全电学方法调控反铁磁多态翻转。通过与铁磁/重金属异质结、共线反铁磁/重金属异质结的无外场翻转中读写效率（反常霍尔电阻率/临界翻转电流密度）对比发现，Mn3Sn具有更高的读写效率的同时也具有较小的净磁矩，证明Mn3Sn是一种高效且稳定性高的反铁磁材料。该工作解决了具有大读出信号的反铁磁材料难以利用全电学方法调控和探测的难题，为拓扑反铁磁自旋电子学的发展奠定了基础。
相关研究工作请见原文：
All-electrical switching of a topological non-collinear antiferromagnet at room temperature
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac154
Journal
National Science Review