清华新闻网2月13日电 清华大学材料学院/先进材料培植部重心实验室宋成、潘峰团队近日在交错磁体领域取得遑急发扬丁香五月花，初次驱散了从晶格维度对交错磁体的高效调控。

传统不雅点合计，铁磁与反铁磁的特征是相互搁置、浊泾清渭的。2019至2022年时候，国表里多个商榷组从表面上提议了一种新的磁性物相——交错磁体（altermagnet），冲破了近百年来的这一领路。交错磁体交融了铁磁体具有自旋劈裂能带和反铁磁体本征频率高的双重上风，淌若能通过灵验调控在信息存储领域中加以诳骗，将有望大幅进步信息存储的速率、密度和能效（图1）。2022年5月，宋成及互助者与好意思国康奈尔大学丹尼·尔拉夫（Daniel Ralph）商榷组同时安定报说念了交错自旋劈裂力矩效应，被海外同业合计是考证交错磁体宗旨的“原创性实验”，2024年，国表里多个商榷组通过角差异光电子能谱时候径直不雅测到交错自旋劈裂能带。交错磁体的系列发现与“筷子”到手夹住火箭等通盘入选了《科学》2024年度十大科学突破。

图1.铁磁、反铁磁和交错磁体的自旋构型对比

以往交错磁体领域的商榷主要聚焦于从输运性质和谱学特征角度对交错磁体进行表征，而对交错磁体的调控则局限于奈尔矢量的层面，尤其是诳骗奈尔矢量的取向调控反常霍尔效应等磁电输运表象。商榷团队通过分析发现，交错磁体的变成源于相背取向的磁性子晶格隔邻迥然相异的晶体环境，因而交错磁体的序参量不仅依赖于奈尔矢量的取向，还热烈明锐于晶体对称性。相较于对奈尔矢量调控的平凡商榷，商榷者们对晶体对称性层面的调控却鲜计划注。基于这一商榷近况，商榷团队合计，淌若能跳出传统的商榷视角，诳骗晶体对称性驱散对交错磁体的调控，将为进一步揭示交错磁体的本色和产生新奇磁电输运表象等提供新的维度。

常见的交错磁体（如RuO2、Mn5Si3、MnTe等）材料，要么具有极高的对称性，而况对称性不易被操控，要么对称性较低，不存在接续调控的空间，常常难以驱散对交错磁体晶格维度的调控。因而商榷团队聚焦于一种新式的交错磁体材料锑化铬（CrSb），它的杰出特征是兼顾了极高的对称性和易操控的晶格特点。块体CrSb的奈尔矢量平行于高对称的晶轴，具有高对称的磁空间群，反常霍尔效应等磁电输运表象皆被严格驱散，因而序参量无法被读出，操控也存在宽阔艰辛。但CrSb六方晶系私有的易形变、易操控的晶格特征又赋予了CrSb薄膜产生反常霍尔效应等表象的可能性。

基于上述意志，该商榷通过概述基片礼聘和孕育条款适度等技巧，孕育出了高对称晶面（0001）面垂直于基片名义的CrSb薄膜，在保执奈尔矢量的易轴取向不变的条款下到手诱发了CrSb中不同类型的晶格畸变，从而驱散了镜靠近称性的破缺和磁空间群的退换（图2）。交错磁体序参量也跟着磁空间群的退换而发生了重构，到手地在晶体对称性维度驱散了对交错磁体的调控。这不仅意味着大约产生沿不同地方的反常霍尔矢量，而况大约改动两个磁性子晶格之间的磁相互作用的面目，产生不同取向的Dzyaloshinskii-Moriya矢量。

图2.CrSb交错磁体序参量的重构和电学活动。（a）-（c），引入应变获取的三种CrSb薄膜的晶格畸变、对称性破缺和反常霍尔矢量

这一系列变化潜入地影响了CrSb薄膜中的电学输启动为和序参量的能源学特征。基于重构后的交错磁体，有以下两项具体发现。第一，初次在交错磁体中驱散室温自愿的反常霍尔效应（图2）。此前基于奈尔矢量维度的调控长期无法让交错磁体中的反常霍尔效应兼顾室温存自愿两个特点，而晶格维度的调控则让全球期待已久的交错磁体序参量的室温电学探伤成为了施行，为基于交错磁体的信息存储器件的数据读出提供了遑急机会。第二，提议了交错磁体序参量的零磁场电学翻转判据：当电流产生的自旋极化（p）、奈尔矢量（n）和Dzyaloshinskii-Moriya矢量（D）两两之间均存在垂直重量时，180度电学翻转不错在零磁场的条款下驱散（图2）。交错磁体在晶格层面的可调控特征丰富了其序参量电学翻转的物理机制。商榷团队驱散了有、无磁场接济的两类电学翻转花样，翻转服从均比铁磁高一个数目级，为交错磁体信息存储单位的低功耗数据写入提供了新战术（图3）。

该商榷中，关于交错磁体的晶体对称性的调控超过了简便的“量变”积攒，而驱散了磁空间群退换的“质变”，不仅体现于对反常霍尔效应以及电学翻转花样的调控，还将为交错磁体的能带相等演生的自旋劈裂力矩等商榷提供新的视角。

图3.CrSb/重金属异质结中两种不同的电学翻转花样。（a）磁场接济的电学翻转；（b）零磁场电学翻转；（c）磁场指令非对称性的势垒；（d）电流产生非对称性的驱能源

联系商榷效果以“诳骗晶体对称性操控锑化铬中的交错磁体序参量”（Manipulation of the altermagneticorder in CrSbvia crystal symmetry）为题，于2月12日在线发表于《当然》（Nature）。

材料学院2020级博士生周致远为论文的第一作家，宋成培植和潘峰培植为论文的通信作家，其他遑急互助者包括材料学院博士后褚瑞月、2019级博士生白桦和2020级博士生韩磊，以及香港科技大学物理系刘军伟培植、博士生程星恺和胡梦黎。商榷得到国度基金委专项名堂和国度重心研发运筹帷幄等的解救。

论文麇集：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08436-3

供稿：材料学院

裁剪：李华山

审核：郭玲丁香五月花

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