近年來，一種被稱為交錯磁性的共線磁性引起了廣泛關(guān)注。這種磁性具有動量依賴的能帶和自旋分裂，但沒有凈磁化。尋找具有接近費米能級的大分裂的交錯磁性材料必然需要三維k空間映射。這對于自旋電子學(xué)應(yīng)用和新興現(xiàn)象至關(guān)重要，但仍然具有挑戰(zhàn)性。

2025年2月7日，浙江大學(xué)劉洋、徐遠(yuǎn)鋒、湖北師范大學(xué)張勇軍在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Three-dimensional mapping of the altermagnetic spin splitting in CrSb》的研究論文，2020級博士生楊國威、Zhanghuan Li為論文共同第一作者，劉洋、徐遠(yuǎn)鋒、張勇軍為論文共同通訊作者。

劉洋，浙江大學(xué)物理學(xué)院研究員。2004年本科畢業(yè)于中國科技大學(xué)。2010年在美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）獲得博士學(xué)位，導(dǎo)師為Tai-chang Chiang。其后在美國阿貢國家實驗室的先進(jìn)光源(Advanced Photon Source)從事硬X射線散射方面的研究。2014年在美國康奈爾大學(xué)進(jìn)行氧化物薄膜的研究（導(dǎo)師為Darrell Schlom和Kyle Shen）。2015年在浙江大學(xué)工作，任百人計劃研究員（tenure-track)。2022年起任研究員（with tenure)。

劉洋主要從事凝聚態(tài)物理的實驗研究，利用薄膜生長、光電子能譜、同步輻射X射線等方法研究關(guān)聯(lián)和低維量子材料的物理性質(zhì)與電子結(jié)構(gòu)。

徐遠(yuǎn)鋒，浙江大學(xué)物理學(xué)院研究員。1991年生，2013年本科畢業(yè)于重慶大學(xué)，2019年獲中科院物理所博士學(xué)位（導(dǎo)師：戴希、翁紅明）。2019-2022年先后在德國馬普所-微結(jié)構(gòu)物理所?（合作導(dǎo)師：?B. Andrei Bernevig）、美國普林斯頓大學(xué)從事博士后研究（合作導(dǎo)師：?B. Andrei Bernevig），2022年加入浙江大學(xué)任百人計劃研究員、博士生導(dǎo)師。

徐遠(yuǎn)鋒的研究興趣包括1.拓?fù)湮飸B(tài)分類，拓?fù)洳牧现械牧孔訋缀涡?yīng)；2.量子材料中電子、自旋、聲子等多自由度耦合及其演生物態(tài)；3.強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系的第一性原理計算方法。

張勇軍，湖北師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授。2014年本科畢業(yè)于新疆大學(xué)，2020年獲得浙江大學(xué)博士學(xué)位，師從“教育部長江學(xué)者”袁輝球教授。2020年加入湖北師范大學(xué)。

張勇軍副教授主要從事磁性材料、超導(dǎo)材料、阻挫材料、拓?fù)洳牧系染w材料的生長和極端條件下的物性研究。在量子相變、非常規(guī)超導(dǎo)等領(lǐng)域取得了一系列重要研究成果，在Nature、Physical Review Letters、PNAS、Science Bulletin、Physical Review B、JPCM等國際期刊上發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。

在本文中，作者使用基于同步輻射的角度分辨光電子能譜（ARPES）、自旋分辨ARPES和模型計算，揭示了CrSb中接近費米能級的一個高達(dá)約1.0 eV的交錯磁性分裂。

作者通過系統(tǒng)的三維（3D）k空間映射驗證了其體塊型g波交錯磁性，明確揭示了交錯磁對稱性和相關(guān)的節(jié)點平面。自旋分辨的ARPES測量進(jìn)一步驗證了費米能級附近分裂帶的自旋極化。

緊束縛模型分析表明，大的交錯磁分裂是由Sb離子介導(dǎo)的強(qiáng)第三近鄰躍遷引起的。金屬態(tài)CrSb的費米能級附近的大能隙/自旋分裂，以及其高居里溫度（高達(dá)705 K）和簡單的自旋構(gòu)型，為探索基于交錯磁性的新興現(xiàn)象和自旋電子學(xué)應(yīng)用鋪平了道路。

圖1：CrSb的自旋/晶格結(jié)構(gòu)及樣品表征

圖2：CrSb中體態(tài)g波交錯磁性分裂的k_z依賴性

圖3：CrSb中g波交錯磁性的面內(nèi)動量依賴性

圖4：自旋分辨ARPES驗證CrSb中能帶的自旋極化

圖5：CrSb中大交錯磁性分裂的起源?? ?? ?

綜上，本研究利用基于同步輻射的角度分辨光電子能譜（ARPES）、自旋分辨ARPES以及模型計算，揭示了CrSb中接近費米能級的高達(dá)約1.0 eV的大的交錯磁性分裂，并通過系統(tǒng)的3D動量空間（k空間）映射驗證了其體態(tài)的g波交錯磁性。

該研究不僅為理解交錯磁性材料的電子結(jié)構(gòu)提供了直接的光譜學(xué)證據(jù)，還揭示了其獨特的自旋極化特性，這對于探索基于交錯磁性的新奇物理現(xiàn)象和自旋電子學(xué)應(yīng)用具有重要意義。

CrSb的大能隙/自旋分裂特性，結(jié)合其高達(dá)705 K的居里溫度和簡單的自旋構(gòu)型，為探索基于交錯磁性的新奇現(xiàn)象（如拓?fù)鋺B(tài)、非常規(guī)超導(dǎo)性）和自旋電子學(xué)應(yīng)用（如自旋注入、自旋閥等）提供了理想的材料平臺。

Yang, G., Li, Z., Yang, S.?et al.?Three-dimensional mapping of the altermagnetic spin splitting in CrSb.?Nat. Commun.,?(2025).