非磁性外尔半金属TaAs宗族资料的发现，使得研讨具有手征性的电子态——外尔点，及其导致的新物性、新现象成为可能，受到了广泛的重视，拓荒了拓扑半金属研讨新方向。因而，完成并研讨外尔半金属的另一半，磁性外尔半金属，就显得更为急切和重要。磁性外尔半金属能够完成具有最少外尔点的最简略外尔半金属，可用于完成具有本征磁性的量子失常霍尔效应，还供给了经过外磁场来调理外尔点及其相关效应的新调控手法，具有非常宽广的使用远景。近期，中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心的刘恩克【Nature Physics 14, 1125(2018)】和翁红明【Nat. Commun. 9, 3681 (2018)】别离与协作者一同发现Co3Sn2S2是铁磁性外尔半金属，然后完成了外尔半金属的拼图【延伸阅览】Co3Sn2S2具有较高改变温度的本征铁磁性、Kagome子格的准二维晶格结构，以及与外尔点相关的失常霍尔效应、失常能斯特效应、电化学催化效应等特性。进一步研讨其间磁性对拓扑能带的影响，可为调控拓扑物性、完成多功能量子器材打下根底。
前期人们首要使用角分辩光电子能谱和扫描地道谱对Co3Sn2S2进行研讨，但这些研讨手法首要限制在样品外表少量几层，而红外光谱中的红外光具有较大的穿透深度，能够探测到体内电子的行为。经过试验丈量和核算模仿光电导谱σ1(ω)，咱们咱们能够在较宽的能量和温度范围内取得体内电子的价带、导带及跃迁等要害信息，对以往的谱学研讨是一个重要的弥补和拓宽。物理所邱祥冈研讨员辅导的博士生杨润、廖知裕与翁红明研讨员辅导的博士生张坦和周丽琴等协作，在大尺度高质量Co3Sn2S2单晶样品中，丈量了其从4meV到5 eV温度依靠的光电导谱σ1(ω)，并使用第一性原理核算了Co原子上不同局域磁矩状态下的能带结构和光电导谱。试验与核算成果共同，解说了光电导谱中随温度改变和不随温度改变的信号的微观能带来源和机制。跟着温度下降，Co3Sn2S2进入铁磁态，逐步增强的磁化使得增强的交流劈裂不断平移自旋极化的能带，导致费米面减小（自在载流子对光电导奉献减小），外尔点和自旋轨道耦合翻开的非平凡能隙逐步接近费米能级（温度依靠的低能光电导峰），然后使得Berry曲率在布里渊区的积分逐步增大。因为Berry曲率在布里渊区的积分正比于失常霍尔电导，因而能够很好地解说Co3Sn2S2中失常霍尔电导随温度下降而逐步增大的行为。
该研讨不只让咱们理解了磁性外尔半金属Co3Sn2S2中磁性对拓扑能带的影响，而且能够辅导咱们经过调制资料的磁性（在Co位上掺杂更大磁矩的原子）和化学势 （场效应或离子液体调控），在更高的温度下取得更大的失常电/热输运性质，更好的磁光效应等。相关作业发表于Phys. Rev. Lett. 124,077403 (2020)。
以上作业得到国家自然科学基金委、科技部、王宽诚教育基金会、北京科学技术委员会和北京自然科学基金会等的支撑。
图一：反射率丈量示意图（左）和测得的温度依靠的反射率（右）。
图二：Co3Sn2S2温度依靠的电阻率(a)，磁化率(b)，光电导(c)以及光电导的谱重(c)（相对于300K归一化）标明Co3Sn2S2在177K以下进入铁磁态，而且跟着温度的下降光电导表现出显着的温度依靠。
图三：（a-c）第一性原理核算得到的Co原子上不同有用磁矩下对应的能带结构。（d）和（e）别离为顺磁态和铁磁态的费米面。（f）中实线模仿了不同磁性状态下的光电导谱并与试验成果（虚线）做比照。
修改：Kun
