東京理工大學(xué)材料科學(xué)家已經(jīng)證明，在沒有大規(guī)模磁有序的情況下，新型磁性半導(dǎo)體中存在大的、非常規(guī)的異?；魻栯娮?，驗證了最近的理論預(yù)測。他們的發(fā)現(xiàn)為反常霍爾效應(yīng)提供了新的見解，這是一種以前與長程磁序相關(guān)的量子現(xiàn)象。
在電場和磁場的影響下移動時，帶電粒子(如電子)可以以相互作用的方式表現(xiàn)。例如，當磁場垂直于載流導(dǎo)體的平面施加時，在其中流動的電子由于磁力而開始側(cè)向偏離，很快，導(dǎo)體兩端就會出現(xiàn)電壓差。這種現(xiàn)象被稱為“霍爾效應(yīng)”。然而，霍爾效應(yīng)并不一定需要擺弄磁鐵。事實上，它可以在具有長程磁性有序的磁性材料中進行觀察，例如鐵磁體，是免費的!
這種現(xiàn)象被稱為“反?；魻栃?yīng)”(AHE)，似乎是霍爾效應(yīng)的近親。然而，它的機制更復(fù)雜。目前，最被接受的是 AHE 是由電子能帶的一種特性產(chǎn)生的，稱為“貝里曲率”，這是由電子自旋與其在材料內(nèi)部的運動之間的相互作用產(chǎn)生的，通常稱為“自旋軌道”相互作用。”
AHE 是否需要磁性排序?最近的一項理論表明并非如此。“理論上已經(jīng)提出，即使高于磁序消失的溫度，大的 AHE 也是可能的，尤其是在載流子密度低、電子之間的交換相互作用強、自旋手性有限的磁性半導(dǎo)體中，這與自旋方向有關(guān)關(guān)于運動方向，”東京工業(yè)大學(xué)(東京工業(yè)大學(xué))的內(nèi)田正樹副教授解釋說，他的研究重點是凝聚態(tài)物理。
出于好奇，內(nèi)田博士和他來自的合作者決定測試這個理論。在Science Advances 上發(fā)表的一項新研究中，他們研究了一種新的磁性半導(dǎo)體 EuAs 的磁特性，該 EuAs 僅具有特殊的扭曲三角形晶格結(jié)構(gòu)，并在下方觀察到反鐵磁 (AFM) 行為(相鄰電子自旋以相反方向排列) 23 K。此外，他們觀察到，在存在外部磁場的情況下，材料的電阻會隨著溫度的升高而急劇下降，這種行為被稱為“巨磁阻”(CMR)。然而，更有趣的是，甚至在 23 K 以上也觀察到 CMR，在那里 AFM 階數(shù)消失了。
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