Kagome晶格因其結(jié)構(gòu)的特殊性,電子會(huì)發(fā)生布洛赫波函數(shù)的相消干涉,進(jìn)而導(dǎo)致幾近無(wú)色散的平帶。在平帶中,電子態(tài)高度簡(jiǎn)并且無(wú)色散,電子有效質(zhì)量非常大。在理想平帶中,電子動(dòng)能淬滅,電子間的庫(kù)侖相互作用占主導(dǎo)地位。
CoSn是順磁性Kagome晶體,具有準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu),且沒(méi)有長(zhǎng)程磁有序。它是探索Kagome系統(tǒng)中奇異電子行為的的理想平臺(tái)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的李林教授、吳濤教授和曾長(zhǎng)淦教授等利用國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室BL13U角分辨光電子能譜,對(duì)CoSn的電子能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精確測(cè)量,結(jié)合核磁共振和第一性原理計(jì)算等,對(duì)其輸運(yùn)性質(zhì)和磁性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了反常的各向異性的電荷輸運(yùn)和軌道磁性。
該研究揭示了CoSn的電子能帶結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)Kagome晶格導(dǎo)致的FB1平帶(圖e,f)位于費(fèi)米能級(jí)附近,且分布于大部分布里淵區(qū),這對(duì)確定CoSn的宏觀物理性質(zhì)至關(guān)重要。該材料平面內(nèi)的電阻率比層間電阻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,與一般的(準(zhǔn))二維層狀材料形成鮮明對(duì)比。與平面內(nèi)情況相比,平面外磁場(chǎng)的磁化率較小,可歸因于該系統(tǒng)中獨(dú)特的軌道磁性。CoSn中反常的各向異性輸運(yùn)性質(zhì)和特殊磁行為起源于平帶的獨(dú)特性質(zhì)。
該研究成果以“Flat-Band-Induced Anomalous Anisotropic Charge Transport and Orbital Magnetism in Kagome Metal CoSn”為題發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
圖:CoSn的電子能帶結(jié)構(gòu)