【摘 要】
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磁性斯格明子是一种具有拓扑保护的类涡旋自旋结构。基于其稳定性高,尺寸小,独特的磁电耦合特性,被认为是下一代信息携带的优良载体。本课题从斯格明子产生拓扑霍尔效应的思路出发,关注潜在磁斯格明子材料的拓扑输运性能,试图获得宽温区、低临界磁场的拓扑霍尔效应材料。本课题对以下三个材料体系进行了研究,主要结论有:（1）具有D2d对称性的四方Heusler化合物Mn2XY（X=Pt,Rh,Ir等元素,Y为主族元
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磁性斯格明子是一种具有拓扑保护的类涡旋自旋结构。基于其稳定性高,尺寸小,独特的磁电耦合特性,被认为是下一代信息携带的优良载体。本课题从斯格明子产生拓扑霍尔效应的思路出发,关注潜在磁斯格明子材料的拓扑输运性能,试图获得宽温区、低临界磁场的拓扑霍尔效应材料。本课题对以下三个材料体系进行了研究,主要结论有:（1）具有D2d对称性的四方Heusler化合物Mn2XY（X=Pt,Rh,Ir等元素,Y为主族元素Sn,Ga等）是反斯格明子的潜在材料,我们因此制备了Mn1.89Pt0.98Ga1.12多晶。在123K附近观察到了自旋玻璃态转变,交流磁化率冻结峰的存在和临界慢化幂次定律的拟合结果也证明了该自旋玻璃态可重入的特点;并发现了零场冷交换偏置效应和磁记忆效应。值得注意的是,我们在Mn1.89Pt0.98Ga1.12多晶中,发现了宽温域（5～220 K）的拓扑霍尔效应存在,拓扑霍尔电阻率随着温度降低而增加,并在5 K时达到最大值0.378μΩ?cm,拓扑霍尔效应的发现反映了可能有反斯格明子等拓扑磁结构的存在。（2）鉴于Fe3Ga4中无公度自旋密度波态到“A”相的磁性转变,对化学压力的敏感的特性,利用小半径的Al原子对Ga原子的替代,制备了Fe3Ga4-xAlx（x=0,0.4,0.6,0.8,1）系列合金。磁性研究结果表明,Al掺杂以后,降低了由无公度自旋密度波态到“A”相转变场H1,而对由“A”相到铁磁态的转变场H2变化较小。另外在对Fe3Ga3.2Al0.8多晶的电输运测量中,本文得到了一个从60 K到300 K以上宽温域存在的拓扑霍尔效应,该拓扑霍尔电阻率的最大值为-0.66μΩ?cm。（3）YMn6Mn6合金具有Weyl/Dirac费米子等拓扑能带的存在而产生的巨反常霍尔效应,和由磁结构导致拓扑霍尔效应,是一个研究与理解霍尔效应机制的极佳平台。本文利用助溶剂法制备了部分Ti替代Sn的YMn6Sn1-xTix系列单晶,改变Mn层之间的交换相互作用,进而实现了对磁结构的调节,研究了其反常和拓扑霍尔效应。在对YMn6Sn5.6Ti0.4单晶输运研究中,验证了在YMn6Sn6体系中拓扑霍尔效应对磁性的相关关系;对反常霍尔效应机制的计算显示,Ti替代以后,内禀机制依然占据主导,计算得到反常霍尔电导值为55.7Ω-1cm-1,对原始样品略有提升,并发现了较大的由缺陷贡献的外禀反常霍尔效应。
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