近日，南方科技大學物理系副教授劉暢課題組利用高分辨率角分辨光電子能譜技術(Angle-resolved Photoemission Spectroscopy, ARPES)，首次在室溫非常規反鐵磁金屬CrSb中觀測到顯著的各向異性自旋劈裂能帶結構，與理論預測結果吻合。該研究中測得的自旋劈裂強度達0.8 eV，超過以往報道的材料，顯示CrSb在未來自旋電子學存儲器件中的巨大潛力。相關研究成果以《在室溫非常規反鐵磁金屬CrSb中觀測到自旋劈裂》(“Observation of Spin Splitting in Room-Temperature Metallic Antiferromagnet CrSb”)為題，發表在學術期刊《先進科學》(Advanced Science)上。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202406529
在凝聚態物理學中，對稱性和磁性是核心研究要素。傳統的空間群和磁空間群理論難以有效描述那些自旋軌道耦合效應較弱、由低原子序數元素構成的磁性材料的新奇性質。為此，包括我校劉奇航教授在內的理論家們提出了自旋群理論。該理論不僅考慮了空間對稱性，還兼顧了材料中電子自旋的排列和分布特性，從而更準確地表征此類非常規磁性材料的對稱性。自理論提出以來，關于非常規反鐵磁體的磁學和電學性質的實驗研究不斷涌現，展現出這類材料在磁存儲和自旋電子學應用中的巨大潛力。
CrSb是一種非常規反鐵磁體，其獨特的對稱性僅能通過自旋群來描述。CrSb的能帶結構呈現出顯著的動量依賴性自旋劈裂，這種劈裂源于材料固有的對稱性，與主要依賴自旋軌道耦合效應的Rashba效應和Dresselhaus效應有本質區別。在此論文中，劉暢團隊生長出高質量的 (001) 和 (100) 面CrSb單晶樣品，并利用高分辨率ARPES觀測其自旋劈裂結構，驗證了這一由自旋群所定義的全新的自旋劈裂機制。為驗證CrSb能帶自旋劈裂在面外動量 (kz) 方向上的動量依賴性，研究團隊在不同kz值下進行了ARPES測試，結果如圖1所示。隨著kz的變化，能帶從高對稱點處的簡并態逐漸劈裂成兩條，隨后劈裂強度減小，在另一個高對稱點處重新變為簡并態，契合自旋群群元 [C
聲明：
“南科大：非常規反鐵磁體CrSb的自旋劈裂能帶結構研究取得進展” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：南方科技大學
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2025年08月07日 ~ 09日 
