通过能带拓扑工程实现SrRuO3中拓扑输运的磁离子调控

在铁磁体中,自旋-轨道耦合(SOC)与非平庸能带拓扑结构之间的相互作用,催生了丰富的拓扑输运现象,例如反常霍尔效应(AHE)和拓扑霍尔效应(THE)。现代自旋电子学的一个核心目标,是以可逆方式实现对拓扑输运现象的主动调控,而明确区分 THE 与 AHE 对净霍尔效应的各自贡献,仍然是一项艰巨挑战。该研究将磁离子控制确立为一种强大的范式,用于在具有显著 SOC 和巡游铁磁性的 4d 轨道 SrRuO3 体系中动态调控拓扑输运。通过可控的质子化或氧空位引入,利用能带填充控制实现了费米能级相对抗交叉能带的上移,从而使得 AHE 极性的可调反转温度得以实现。尤为值得注意的是,通过广泛的离子掺杂,可以观察到可逆切换的驼峰状霍尔异常现象,且该现象与 AHE 极性无关,这为信号源自破缺反演对称性而非双通道 AHE 的 THE 提供了证据。该研究结果为贝里曲率工程提供了一种可行的调控手段,使得在强 SOC 铁磁体中可按需控制拓扑输运,从而用于低功耗、可重构的全氧化物自旋电子器件。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-20 11:32

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