近日，南方科技大学物理系副教授刘畅课题组利用高分辨率角分辨光电子能谱技术(Angle-resolved Photoemission Spectroscopy, ARPES)，首次在室温非常规反铁磁金属CrSb中观测到显著的各向异性自旋劈裂能带结构，与理论预测结果吻合。该研究中测得的自旋劈裂强度达0.8 eV，超过以往报道的材料，显示CrSb在未来自旋电子学存储器件中的巨大潜力。相关研究成果以《在室温非常规反铁磁金属CrSb中观测到自旋劈裂》(“Observation of Spin Splitting in Room-Temperature Metallic Antiferromagnet CrSb”)为题，发表在学术期刊《先进科学》(Advanced Science)上。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202406529
在凝聚态物理学中，对称性和磁性是核心研究要素。传统的空间群和磁空间群理论难以有效描述那些自旋轨道耦合效应较弱、由低原子序数元素构成的磁性材料的新奇性质。为此，包括我校刘奇航教授在内的理论家们提出了自旋群理论。该理论不仅考虑了空间对称性，还兼顾了材料中电子自旋的排列和分布特性，从而更准确地表征此类非常规磁性材料的对称性。自理论提出以来，关于非常规反铁磁体的磁学和电学性质的实验研究不断涌现，展现出这类材料在磁存储和自旋电子学应用中的巨大潜力。
CrSb是一种非常规反铁磁体，其独特的对称性仅能通过自旋群来描述。CrSb的能带结构呈现出显著的动量依赖性自旋劈裂，这种劈裂源于材料固有的对称性，与主要依赖自旋轨道耦合效应的Rashba效应和Dresselhaus效应有本质区别。在此论文中，刘畅团队生长出高质量的 (001) 和 (100) 面CrSb单晶样品，并利用高分辨率ARPES观测其自旋劈裂结构，验证了这一由自旋群所定义的全新的自旋劈裂机制。为验证CrSb能带自旋劈裂在面外动量 (kz) 方向上的动量依赖性，研究团队在不同kz值下进行了ARPES测试，结果如图1所示。随着kz的变化，能带从高对称点处的简并态逐渐劈裂成两条，随后劈裂强度减小，在另一个高对称点处重新变为简并态，契合自旋群群元 [C
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“南科大：非常规反铁磁体CrSb的自旋劈裂能带结构研究取得进展” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：南方科技大学
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2025年06月06日 ~ 08日 
