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非共線反鐵磁材料，因其淨磁矩幾乎為零，卻展現出顯著的反常橫向輸運特性，被視為下一代自旋電子學器件的候選材料。這些材料的磁疇結構對於儲存資訊至關重要，但是，對Mn3Sn和Mn3Ge等非共線反鐵磁材料的磁疇成像，一直是該研究領域中的一大挑戰。
近日，中國科學技術大學侯達之教授團隊與上海科技大學郭豔峰教授團隊合作，利用非共線反鐵磁材料中顯著的反常埃廷斯豪森效應和鎖相紅外熱成像（LIT）技術，成功實現了對Mn3Sn和Mn3Ge的磁疇成像，並驗證了這一創新技術在同時解析面內和麵外方向的磁疇分佈方面的優越性。該工作以 “Infrared imaging of magnetic octupole domains in non-collinear antiferromagnets” 為題發表於《國家科學評論》（National Science Review，NSR）2024年第6期。
在該研究中，研究團隊首先使用鎖相紅外熱成像對Mn3Sn的反常埃廷斯豪森效應進行了系統地表徵（圖1a-f），首次實驗測定了其反常埃廷斯豪森係數，並發現該值與文獻中報道的反常能斯特係數相符，符合布里奇曼關係。研究團隊進一步利用溫度梯度與磁八極矩之間的函式關係，成功繪製了Mn3Sn樣品退磁後的磁疇分佈圖（圖1g, h），清晰地展示了三個不同的磁疇區域。與傳統技術相比，該技術能夠同時觀察材料的平面內和平面外磁疇，這為深入研究磁疇的三維動態行為提供了全新的視角。利用這項新技術，研究團隊不僅觀察了Mn3Sn和Mn3Ge在磁翻轉過程中的磁疇結構變化，還揭示了Mn3Sn記憶效應中磁八極矩的三維旋轉過程。這些成果為理解非共線反鐵磁材料的磁疇行為和開發新型磁儲存器件提供了重要資訊。
Mn3Sn的平面外磁疇翻轉過程
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