报告题目：二维反铁磁体奈尔矢量的本征非线性霍尔效应探测
报告人：王吉章，中国科学院大连化学物理研究所 助理研究员
报告时间：2024年5月22日 15:00
报告地点：吉林大学中心校区唐敖庆楼B521报告厅
报告人简介
报告人博士毕业于中国科学技术大学，期间曾赴美国圣路易斯华盛顿大学Li Yang教授课题组进行联合培养。随后先后在清华大学物理系和北京大学物理学院从事博士后研究。2024年入职大连化物所太阳能制储氢材料与催化研究组。主要从事材料多尺度计算模拟、机器学习高通量筛选相关工作。
报告简介
近年来，反铁磁性和二维材料在自旋电子学应用中各自独特的优势激发了人们对二维反铁磁自旋电子学的探索。一方面，反铁磁体在自旋电子学中具有更快的动力学、零杂散场和对磁扰动不敏感等优点。另一方面，二维材料不仅有望将自旋电子器件推向二维极限，从而减小器件的尺寸和功耗，而且由于其特殊的自旋-动量依赖性质，使得对新自旋电子学现象的探索成为可能。
作为反铁磁自旋电子学中的状态变量，奈尔矢量的操控和检测是反铁磁自旋电子学器件信号写入和读取的关键。近期的实验已经报道了奈尔矢量的稳健高速操纵，例如通过电流产生自旋轨道矩进行超快90°切换，以及通过翻转写入电流的极性进行可重复的180°反转。然而，由于缺乏净磁化强度，传统磁性测量技术无法进行奈尔矢量检测，这给反铁磁自旋电子学的实际应用带来了重大挑战。尽管最近的研究发现奈尔矢量的反转可以通过二阶磁阻效应进行电学区分。但由于读出速度和尺寸可扩展性通常与响应信号的幅度成正比，而该信号幅度可能会在二维极限下显著减小，这使得二维反铁磁体的奈尔矢量检测仍具有挑战性。
本报告将阐述本征非线性霍尔效应可以作为二维反铁磁体中奈尔矢量的有效探测手段，该效应表现出实验可测量的显著信号。以二维锰硫族化物MnX (X = S, Se, Te) 为例，我们预测其本征非线性霍尔电导率可以达到nm·mA/V2量级，比典型的反铁磁自旋电子学材料的实验测量值大2个数量级。这一本征非线性霍尔效应可以通过实验可行范围内的门电压调控及电荷掺杂改变化学势来精确控制。此外，我们基于有效的 k·p模型阐明了本征非线性霍尔电导率对奈尔矢量取向的2π周期依赖性。上述发现为基于二维反铁磁体的自旋电子学存储器件应用提供了灵活的设计方案和富有前景的材料平台。
举办单位：
吉林大学物理学院
物质模拟方法与软件教育部重点实验室
