近日，我校电子与信息工程学院青年教师陈杰在国际期刊《NPG Asia Materials》（IF:10.761）和《Applied Physics Letters》（IF:3.971）分别发表了题为“Anomalous anisotropic magnetoresistance in topological semimetal HoPtBi”（Jie Chen, et al., NPG Asia Materials, 2023, DOI: https://doi.org/10.1038/s41427-023-00479-8）和“Anisotropic magnetoresistance and the field-induced anomalous valley inversion in half-Heusler TbPtBi”（Jie Chen, et al., Applied Physics Letters, 2023, DOI: https://doi.org/10.1063/5.0141503）学术论文。

近年来，磁性拓扑量子材料的兴起为凝聚态物理以及自旋电子学领域研究开辟了新的研究方向。拓扑量子材料特殊的能带结构表现出高载流子迁移率、大反常霍尔效应和线性磁电阻等新奇量子效应，使得其在自旋电子学领域具有潜在的应用价值。稀土基反铁磁half-Heusler合金是一类重要的磁性拓扑量子材料—磁性Weyl半金属候选体系。针对稀土基half-Heusler合金高质量单晶制备难，其拓扑相关物性表征方法欠缺等挑战，本系列工作首先利用自助溶剂方法，制备出half-Heusler型高质量HoPtBi和TbPtBi单晶样品。磁电输运测量发现，伴随着磁场对能带结构的调控，通常会诱发系统对称性发生变化，例如磁结构相变、结构相变、拓扑相变等。

图1、HoPtBi中磁场调控的反常AMR效应

图2、三维矢量磁场下3D-AMR效应

在此基础上，本工作创新性地提出通过测量稀土基half-Heusler合金单晶各向异性磁电阻（Anisotropic magnetoresistance，AMR）效应，精准表征磁场诱发能带结构和磁结构的对称性变化，最终实现磁场诱发拓扑相变的宏观输运表征。此外，本工作通过转角样品杆（见图1）和三维矢量磁场（见图2）实现了2D和3D磁场下的AMR效应表征，通过傅里叶变换完成了不同对称性的信号分离和分析，结果证实稀土基反铁磁half-Heusler量子合金中存在外磁场诱导的拓扑能带结构变化。

该系列研究成果由天津工业大学、松山湖材料实验室、中国科学院物理研究所共同完成。论文的第一作者为电子与信息工程学院陈杰，通讯作者为王文洪教授。研究工作受到国家重点研发计划（No. 2022YFA1402600）、国家自然科学基金面上项目（No. 11974406）和国家自然科学基金国际合作与交流项目（No. 12074415）的资助。

（审稿：电子与信息工程学院 李秀艳 编辑：党委宣传部 胡敏）

图片来源：电子与信息工程学院