磁学与磁性材料是我院较早布局的研究方向之一。近日，我院新型磁性功能材料及器件团队卢玉明课题组在无序合金磁性薄膜反常能斯特效应领域取得新进展，相关成果以题为“Robust room-temperature anomalous Nernst effect over a broad thickness and composition range in chemically disordered FexPt100-x films” 发表在自然指数期刊《Applied Physics Letters》上，并被编辑部遴选为亮点论文“Featured article”（入选率约为10 %）。我院硕士研究生柳桢杨为论文的第一作者，卢玉明副教授为最后通讯作者，西南大学为唯一完成单位。
反常能斯特效应是一种典型的自旋输运现象，内禀反常能斯特电导率由电子气熵密度函数s (k)和贝利曲率WB(k)共同决定, ,其中s(k) = − f(k)ln[f(k)] – [1 − f(k)]ln[1 − f(k)]，f(k)为费米-狄拉克分布函数。部分化学无序合金具有显著费米面展宽（smearing）特征，预期会宽化s (k)函数峰，从而影响行为。在化学无序强自旋轨道耦合Fe-Pt合金磁性薄膜中，我们观测到的弱组分依赖行为。这与磁性纯金属和化学有序铁磁体（含拓扑铁磁体）相应行为明显不同，不能用组分调控费米能级位置和贝利曲率强度理解，但能用化学无序诱导显著费米面smearing给出关联合理解释。此外，反常能斯特效应表现鲁棒性，能够在较宽的厚度和组分范围内保持与拓扑铁磁体相同数量级的反常能斯特系数（~1.6 μV/K），进一步揭示了反常能斯特系数除来自于贝利相位贡献外，还源于双载流子输运和载流子平均自由程调制的塞贝克驱动反常霍尔贡献。上述研究表明，无序合金磁性薄膜蕴藏丰富无序物理和自旋输运内涵，不仅为基于化学无序增强反常能斯特系数提供了新思路，亦为未来构筑优异性能反常能斯特热电堆器件指明了新策略。
该工作得到了国家自然科学基金青年基金、重庆市自然科学基金面上项目、重庆市研究生科研创新项目等支持。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0188329
撰稿：卢玉明
审核：邓涛
首页