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NdSb中不寻常磁性结构与费米弧表面态研究


        稀土金属磷族化合物(RePn)中存在丰富的物理性质,今年来主要关注于其拓扑非平庸的能带结构以及巨磁阻效应。这类材料中部分4f轨道的电子填充通常会导致磁性基态,这实际上为研究磁性与拓扑的相互作用提供了一个良好的材料平台。然而,这类材料在磁性基态下的拓扑性质尚未被广泛研究。近期Nature报道在NdBi材料中发现了新奇的费米弧表面态,其与反铁磁基态存在强烈的耦合关系。但这类新奇费米弧表面态的拓扑性质如何以及是否在其他类似材料中也存在这类现象依然是一个开放问题。我们据此使用角分辨光电子能谱(ARPES)研究了另一个材料NdSb


        我们的ARPES测量发现在NdSb中也存在类似的费米弧表面态。结合第一性原理计算,我们发现常规的1q 反铁磁结构下的计算无法满足实验现象,我们因此探索了更多磁性结构,包括 2q3q。最终我们发现2q 反铁磁结构最可能是NdSb的反铁磁基态,并几乎完美计算得到了实验上观测的费米弧表面态与其他特征能带结构。我们进一步计算发现NdSb中的费米弧表面态实际上是拓扑平庸的,但我们同时表明通过调节化学势依然可以实验拓扑相变。我们的研究为探索不寻常反铁磁结构以及寻找本征的磁性拓扑材料提供了重要参考依据。

 

        该工作发表在 npj Quantum Mater. 8 (1), 22 (2023) DOI: https://doi.org/10.1038/s41535-023-00557-8