笼目晶格磁性外尔半金属中 “自旋轨道极化子”的原子级精准构筑与物性调控 | 进展

主要观点总结

本文介绍了磁性量子材料的缺陷工程及其局域量子态自旋的调控，尤其是笼目晶格磁性外尔半金属Co3Sn2S2中的研究。中国科学院物理研究所的研究团队率先提出了自旋轨道极化子的概念，并实现了对其的精准构筑和物性调控。该工作为磁性外尔体系中磁序与拓扑性质的调控与器件应用开辟了新的途径。

关键观点总结

关键观点1: 磁性量子材料的缺陷工程及自旋调控是未来自旋量子器件的基础。

笼目晶格材料因其独特的二维网格结构孕育了丰富的量子物态，Co3Sn2S2展现出新颖拓扑物性。研究团队提出了自旋轨道极化子的概念，并实现了对其的精准构筑和物性调控。

关键观点2: 自旋轨道极化子的研究是该领域的重大挑战。

研究团队通过化学键分辨的原子力显微镜解决了关于S和Sn解理面的争议，并通过STM实现了对S原子空位缺陷的可控构筑和自旋轨道极化子激发态的精准调控。

关键观点3: 人工S原子空位的精准调控是研究的亮点。

通过施加局域电场修复原子空位缺陷，构筑了具有特定几何形状和尺寸的人工S原子空位结构。这些结构的激发态和轨道磁矩随空位尺寸的变化而变化，为磁序与拓扑性质的调控提供了新的途径。

文章预览

磁性量子材料的缺陷工程及其局域量子态自旋的调控，有望构筑未来实用化的自旋量子器件，是目前凝聚态物理研究的热点领域之一。 笼目晶格（kagome）材料具有独特的共顶点三角形二维网格，从而呈现几何阻挫、平带、狄拉克交点，范霍夫奇异点、拓扑能带以及子晶格量子干涉效应等特征，孕育了丰富的量子物态。 近几年，具有笼目晶格Co 3 Sn层磁性金属Co 3 Sn 2 S 2 展现出了反常霍尔效应、拓扑表面态费米弧、手性异常负磁电阻等新奇拓扑物性。 在原子尺度上研究笼目晶格磁性外尔半金属的局域激发态是该领域的重大挑战。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心 高鸿钧院士带领的联合研究团队率先提出了在Co 3 Sn 2 S 2 中S表面单原子空位的“自旋轨道极化子”概念 （Nat. Commun.  11 , 5613 (2020)） 。 他们进一步 通过化学键分辨的原子 ………………………………