探秘中心对称斯格明子磁体：费米面嵌套诱发的赝能隙与费米弧的关键意义

时间：2025年5月10日

来源：SCIENCE

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为探究中心对称材料中斯格明子（Skyrmions）的形成机制，研究人员对中心对称材料 GdRu2Si2开展研究。利用角分辨光电子能谱（ARPES），发现费米面（FS）嵌套等关键结果。这有助于区分斯格明子形成理论，还有望用于数据存储等领域。

斯格明子（Skyrmions）是一种磁性自旋涡旋结构，在自旋电子学应用方面前景广阔。它通常出现在非中心对称材料中，不过在中心对称材料里也有观测到，而且尺寸能小至几纳米，但形成机制尚不明确。研究人员运用角分辨光电子能谱（ARPES）对中心对称材料 GdRu₂Si₂（该材料具有斯格明子相）的磁畴进行选择性测量，以此揭示其本征电子结构。
研究发现，存在明显的费米面（FS）嵌套现象，这与之前共振 X 射线散射测量检测到的磁调制 q 矢量相符。赝能隙（pseudogap）在嵌套的费米面部分打开，且在不同磁畴中有所差异。这种异常的赝能隙使费米面断开，产生具有二重对称性的费米弧（Fermi arcs）。这些结果表明，Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用在 GdRu₂Si₂中斯格明子形成所需的螺旋自旋调制产生过程中起决定性作用。此外，研究人员通过磁场和温度循环操控磁畴，展示了 GdRu₂Si₂磁性的灵活性，这为未来数据存储和处理设备的应用提供了潜在方向。