交错磁材料结合了铁磁性和反铁磁性质,表现出非平凡的自旋分裂但无净磁化特性,因而在解决自旋电子学中反铁磁有序难以操控的难题上展现了巨大潜力。相比传统磁性材料,交错磁材料在抑制寄生磁场影响、自旋动态增强等方面具有独特优势。然而,目前已知的多数交错磁材料面临能带分裂幅度较小、三维电子结构复杂等问题,亟需寻找具有更大自旋分裂且可用于高效自旋电子学器件的候选材料。在这一背景下,CrSb因其高达700 K的Néel温度和理论预测的1.2 eV能带劈裂被认为是理想候选材料,但其相关实验研究仍较为有限。基于此,我们课题组采用高分辨角分辨光电子能谱(ARPES)结合密度泛函理论(DFT)计算,对单晶CrSb的电子结构进行了系统研究。我们的实验首次在两个不同晶面((0001)和(10))解离的样品中直接观测到以下三大亮点:1)最大自旋分裂的直接观测:在高对称路径以外,例如P-D 路径上,能带分裂幅度最高达0.93 eV,是迄今为止探测交错磁材料中的最大值;2)体g波对称性自旋分裂的清晰证据:实验揭示了CrSb的自旋分裂具有体g波对称性,分布呈现六瓣花状极性,与理论预测高度一致,展示了其非相对论自旋对称操作
铌氮化物自从发现以来因其出色的性能和广泛的应用而备受研究关注。在本研究中,我们通过氮离子分子束外延技术(MBE)成功在4H(6H)-SiC(001)衬底上生长了高质量的NbNx薄膜。通过扫描透射电子显微镜(STEM)和X射线衍射(XRD),我们确认了薄膜的晶体结构对应于β-Nb2N。与先前报道的β相(P63/mmc)的结构不同,我们的结果明确地匹配了βB相(P3m1)。电阻率测量表明,β-Nb2N在约10 K时出现超导性,其上临界场约为5 T。我们进一步结合角分辨光电子能谱(ARPES)测量和理论计算,阐明了其三维电子结构。观察到的β-Nb2N的超导性归因于其相对较高的电子-声子耦合强度和费米能级的态密度。值得注意的是,我们发现样品费米面接近于Lifshitz相变处,表明其具有可调节物理性质的潜力。我们的研究为β-Nb2N的晶格和电子结构提供了全面的理解,有助于其未来的应用。我们的工作发表在了Adv. Funct. Mater. 2024, 2417638。