異?；魻栃ˋHE）是凝聚態(tài)物理學中的一個迷人現象，當電流通過鐵磁材料時，即使沒有外部磁場，也會產生橫向電壓。這種效應主要歸因于材料的內在特性，如其自旋結構和電子結構。最近，研究人員在一個表現出自旋波動魔鬼階梯的系統(tǒng)中觀察到了大異?；魻栃@是一種由一系列具有不同磁化強度的平臺組成的復雜磁相變。

背景

魔鬼階梯現象是一種在某些材料中觀察到的磁相變，其中磁化強度隨著外部參數（如溫度或磁場）的變化呈階梯狀變化。這種行為類似于數學上的魔鬼階梯函數，該函數在無限多個點上是連續(xù)但不可微的。在磁性材料的背景下，魔鬼階梯通常與復雜的自旋結構和競爭相互作用有關，導致豐富的相圖。

異?；魻栃獋鹘y(tǒng)上在鐵磁材料中研究，其驅動力是自發(fā)磁化。然而，最近的研究表明，AHE也可以在反鐵磁和螺旋磁性材料中發(fā)生，其中自旋結構起著關鍵作用。在這些系統(tǒng)中，AHE通常與標量自旋手性（SSC）有關，這是自旋配置非共面的度量。SSC作為有效磁場，在存在電流時引起橫向電壓。

實驗觀察

在最近的一項研究中，研究人員調查了在表現出自旋波動魔鬼階梯轉變的共線反鐵磁金屬SrCo?O??中的AHE。發(fā)現該材料在轉變溫度附近和以上顯示出大的AHE，異?；魻柦沁_到超過2%，這是已知氧化物共線鐵磁體和反鐵磁體中最高的。這種顯著效應歸因于由于自旋波動，特別是自旋翻轉波動引起的導電電子的強烈散射，這些波動是魔鬼階梯轉變的固有特性。

觀察到SrCo?O??中的異常霍爾電導率與電導率呈二次方關系，表明熱誘導的孤子自旋缺陷促進了SSC誘導的偏斜散射。這一發(fā)現突顯了自旋波動在產生大AHE中的重要性，即使在沒有長程磁序的情況下也是如此。

理論意義

在自旋波動魔鬼階梯系統(tǒng)中觀察到的大AHE對我們理解自旋電子學現象和自旋結構在電子傳輸中的作用具有重要意義。SSC通常與長程有序的非共面自旋結構有關，但在具有波動或空間不均勻自旋配置的系統(tǒng)中也可以有效。這擴大了觀察和利用AHE的材料和條件范圍。

從理論角度來看，SrCo?O??中的大AHE可以通過Berry曲率來理解，Berry曲率是電子能帶結構的幾何特性，在動量空間中充當虛擬磁場。Berry曲率與SSC成正比，通過調整實空間和動量空間的自旋結構可以顯著增強。在魔鬼階梯轉變的情況下，自旋波動產生瞬態(tài)非共面自旋結構，導致大的Berry曲率，從而引起觀察到的AHE。

應用與未來方向

在自旋波動魔鬼階梯系統(tǒng)中發(fā)現的大AHE為自旋電子學應用開辟了新可能性，其中自旋結構的高效操控和檢測至關重要。無需外部磁場即可產生大的橫向電壓，這一特性可用于磁傳感器、存儲設備和能量收集技術。

未來的研究可以集中在探索其他表現出類似自旋波動轉變的材料，并研究自旋結構、電子結構和傳輸特性之間的相互作用。此外，理論研究可以提供更深入的見解，了解驅動這些復雜系統(tǒng)中AHE的機制，并指導設計具有定制自旋電子功能的新材料。

結論

在SrCo?O??的自旋波動惡魔階梯轉變中觀察到的大異常霍爾效應代表了我們對自旋電子學現象理解的重大進展。該系統(tǒng)中自旋波動與電子傳輸之間的相互作用突顯了非平凡自旋結構在產生大AHE中的重要性。這一發(fā)現不僅擴大了觀察AHE的材料和條件范圍，還為自旋電子學應用和凝聚態(tài)物理學基礎研究開辟了新途徑。