畸变kagome结构GdTi3Bi4中的各向异性反常霍尔效应

拓扑卡戈梅磁体为探索几何、拓扑、自旋与关联之间的量子相互作用提供了丰富的研究平台。GdTi3Bi4晶体呈现层状钛基卡戈梅网络结构,沿a轴交织着锯齿状钆链,并在15 K以下呈现反铁磁有序。该研究团队报道了该材料在不同方向下随温度与磁场变化的电输运特性。在2 K温度下,当磁场平行于c轴时,材料展现出410 S cm-1的反常霍尔电导率(AHC),而当磁场平行于a轴时该效应完全消失——尽管两种取向下的磁化强度相近。这种反常行为与典型情况下反常霍尔效应(AHE)与磁化强度成正比的规律相矛盾。通过第一性原理计算,研究人员证明:在钆4f亚晶格破坏时间反演对称性并存在自旋轨道耦合的情况下,磁化方向调控着钛t2g能带的轨道杂化,使贝里曲率热点发生位移,从而产生观测到的取向选择性AHC。该工作确立GdTi3Bi4可作为研究反常霍尔效应新机制(如定向AHE)的平台,由此揭示了磁结构与电子结构之间复杂的耦合机制,为探索新型量子现象开辟了道路。

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提交arXiv: 2026-01-12 14:30

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