金沙贵宾厅-优惠大厅坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院金沙贵宾厅-优惠大厅为依托... 更多简介 +
近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中科院合肥研究院金沙贵宾厅-优惠大厅低功耗量子材料研究团队郝林研究员与美国田纳西大学Jian Liu教授等人合作，借助SHMFF所属水冷磁体WM5发现了铱氧化物超晶格中由电子关联和电子拓扑相互作用诱导出非单调反常霍尔效应现象，为关联电子体系的晶体设计和演生现象研究提供新思路。相关研究成果以“Quasi-Two-Dimensional Anomalous Hall Mott Insulator of Topologically Engineered Jeff = 1/2 Electrons”为题发表在Physical Review X上。
依据材料中电子-电子关联作用强度，量子材料大致被分为三类，即弱关联材料、强关联材料以及位于两者之间的中度关联材料。在弱关联材料中，电子做近独立的自由运动，晶体对称性多反映于材料的电输运性质。这一类材料包括绝大多数的拓扑材料，其电子态存在受拓扑保护的稳健性。在强关联材料中，与之相反，电子具有强烈局域化特征，只能通过虚跃迁的方式往来于不同格点，由此产生一系列磁性绝缘体，晶体对称性的不同决定了其中丰富的磁性结构。与上述两极限情况不同的是，目前尚没有合适的理论手段处理中度关联电子体系，而相关的实验工作则更少，在中度关联电子体系中关联与拓扑会有何相互作用，以及会带来何种演生现象是当前国际研究前沿。
针对这一问题，研究人员利用原子级精度外延制备技术合成了一批具有中度电子关联强度的铱氧化物人工超晶格[(SrIrO3)1/(CaTiO3)1]，通过选择性破坏晶体对称性引入了非平庸的自旋依赖电子跃迁，由此带来的非平庸拓扑结构诱导出类似于弱关联极限下的反常霍尔效应（图a）。另一方面，电子关联作用使得体系具有稳定的反铁磁绝缘体基态，表明该体系同时具有弱关联和强关联特征。谱学测试结果表明该反铁磁体具有显著的单轴各向异性，但是自旋能隙远大于强关联极限下的线性自旋波近似，意味着中度关联电子体系中的自旋能隙受到电荷涨落效应的强烈调制。为进一步揭示反常霍尔效应的物理机制，研究人员依托稳态强磁场大科学装置，通过施加30T强磁场克服样品本身巨大的矫顽场，获得了反常霍尔效应在低温下完整磁场依赖关系（图b），证明此单带体系中霍尔电导随温度变化的非单调关系其本质是反铁磁序和载流子退局域化的自我竞争效应。
文章链接：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.12.031015
（a）中度关联电子体系中反常霍尔效应示意图
（b）不同温度下反常霍尔效应的磁场依赖关系
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