合肥光源用户在Kagome金属CoSn的平带电荷输运和轨道磁性研究中取得新进展
时间 : 2023-06-04     

Kagome晶格因其结构的特殊性,电子会发生布洛赫波函数的相消干涉,进而导致几近无色散的平带。在平带中,电子态高度简并且无色散,电子有效质量非常大。在理想平带中,电子动能淬灭,电子间的库仑相互作用占主导地位。 

CoSn是顺磁性Kagome晶体,具有准二维结构,且没有长程磁有序。它是探索Kagome系统中奇异电子行为的的理想平台。中国科学技术大学的李林教授、吴涛教授和曾长淦教授等利用国家同步辐射实验室BL13U角分辨光电子能谱,对CoSn的电子能带结构进行了精确测量,结合核磁共振和第一性原理计算等,对其输运性质和磁性进行了研究,发现了反常的各向异性的电荷输运和轨道磁性。 

该研究揭示了CoSn的电子能带结构,发现Kagome晶格导致的FB1平带(图e,f)位于费米能级附近,且分布于大部分布里渊区,这对确定CoSn的宏观物理性质至关重要。该材料平面内的电阻率比层间电阻率高一个数量级以上,与一般的(准)二维层状材料形成鲜明对比。与平面内情况相比,平面外磁场的磁化率较小,可归因于该系统中独特的轨道磁性。CoSn中反常的各向异性输运性质和特殊磁行为起源于平带的独特性质。 

该研究成果以“Flat-Band-Induced Anomalous Anisotropic Charge Transport and Orbital Magnetism in Kagome Metal CoSn”为题发表在《物理评论快报》上。

 
图:CoSn的电子能带结构