自旋输运中的隐藏手性：从磁性界面到范德华异质结构

夏　钶

浙江大学物理高等研究院/东南大学物理学院

自旋输运是自旋电子器件的核心。长期以来，磁性体系中霍尔类响应的描述建立在“霍尔电压垂直于磁矩”的偶极图像之上，而界面的原子级结构、晶体对称性与能带拓扑究竟如何改写这一图像，仍缺乏统一的认识。本报告介绍我们基于全相对论 EMTO 与散射波函数方法，在第一性原理层面处理纳米体系自旋输运的系统工作。

我们首先在 Cu|Co 双层体系中发现，面心立方 Co|Cu(111) 界面透射具有“隐藏手性”，由此产生平行于磁矩的反常霍尔电流。研究表明，晶体缺乏连续旋转对称性是这一现象的根源；我们给出了界面反常霍尔效应与磁矩方向角度依赖的解析表达式及其与磁多极矩的联系，并进一步预言平整界面上面外自旋转矩的广泛存在。

基于上述研究思路，继续将研究体系拓展至低维拓扑体系：在WTe_₂/Fe₃GaTe₂范德华异质结中，空穴-电子共振效应可显著增强非常规各向异性磁阻（Unconventional Anisotropic Magnetoresistance, UAMR），其峰值可达288.78%，同时体系会出现关于ab面对称的手性横向输运行为，该输运的对称性特征与WTe₂的强各向异性自旋轨道耦合效应及异质结的C₃ᵥ点群对称性一致。

这些结果说明，手性并非磁性材料的偶然细节，而是连接界面结构、能带与自旋输运的普适要素，也为基于补偿半金属与拓扑平带材料的新型自旋电子器件设计提供了物理依据。