贺曹琳同学在Advanced Materials期刊上发表论文

磁性外尔半金属是凝聚态物理和材料科学中的热门研究领域。因其在倒空间中的拓扑电子能带结构而展现出独特的磁输运现象，包括反常霍尔效应、反常能斯特效应、场依赖的磁电阻和塞贝克效应等。本研究采用化学气相输运法成功生长出Se掺杂的磁性外尔半金属Co₃Sn₂S₂晶体。输运和磁性测试表明，Co₃Sn₂S_2-xSe_x（x = 0, 0.05, 0.09, 0.16, 0.23）晶体均表现出金属导电行为和铁磁性（居里温度在170 K左右），并且随着Se掺量的增加，铁磁性逐渐减弱。在x = 0.09时，Co₃Sn₂S₃0Se₃1晶体的反常霍尔效应最显著：在130 K和0.1 T磁场条件下显示出42%的巨大反常霍尔角，已超过文献报道的其他磁性材料体系（图1 (a)）。理论分析和磁结构微观测试表明，Co₃Sn₂S₃0Se₃1晶体中反常霍尔效应的显著增强来自于实空间中非均匀磁化直接诱导的手性规范场所产生的有效磁场（图2(b)(c)）。其中非均匀磁化的产生，是由于掺杂自旋轨道耦合效应更大的Se元素，增加了Co₃Sn₂S₂中的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，诱导出手性自旋结构，从而导致系统呈现出非均匀的磁矩分布。该工作表明，磁性微结构工程可在磁性拓扑材料中生成非均匀磁结构并显著增强其反常霍尔效应，为开发先进自旋电子器件奠定了基础。

图1. (a) 对比Co₃Sn₂S_1.91Se_0.09样品与文献中报道的其他材料的最大反常霍尔角及其对应的反常霍尔电导率；(b) Co₃Sn₂S₂样品与Co₃Sn₂S_1.91Se_0.09样品的磁力显微镜结果对比，结果表明掺杂Se元素在Co₃Sn₂S₂晶体中成功诱导出类似斯格明子的手性自旋织构；(c)由手性规范场引起的理论反常霍尔电阻率与实验结果的比较。

该工作发表在Advanced Materials期刊上（Adv. Mater. 38:e22443 (2026)），课题组在职博后曹琳为论文第一作者，吕洋洋助理教授和陈延彬教授为论文通讯作者。

https://doi.org/10.1002/adma.202522443