老哥俱乐部

克日，老哥俱乐部物理学院的段俊熙副教授、姚裕贵教授团队在异维超晶格结构中证实了由维度调控磁性引起的各向异性的近藤效应。这一研究效果首次提出并实现了异维近藤超晶格系统，为探索关联物理提供了新的思绪。研究效果揭晓于《Nature Communications》。

在非磁金属中，随着温度降低，由于晶格振动的削弱等会导致系统电阻减小。然而，当在金属中添加少量磁性原子后，随着温度降低至某一临界值以下时，电阻反而会增添。这一变态行为即著名的近藤效应。对近藤效应的研究展现下场域磁矩与巡游电子间相互作用的主要性。这一多体相互作用可以在质料中引发许多有趣的电子特征，如重费米子行为和非通例超导性等。相关研究一直是凝聚态物理学的热门研究领域之一。

在大大都近藤系统中，局域磁矩是通过磁性杂质和缺陷引入的。然而，质料本征的磁性也可以通过维度举行有用调控。最近报道的异维超晶格的合成提供了一个构建近藤系统的新途径[Nature 609, 46–51 (2022)]。差别于古板的同维超晶格，异维超晶格系统由差别维度的部分组成，其奇异的晶体结构提供了一个新的自由度——维度——用于调控质料中的磁性和电荷输运特征。这种通过维度调控磁性构建的近藤系统可以称为异维近藤超晶格。

老哥俱乐部段俊熙副教授、姚裕贵教授团队恒久致力于新型拓扑和量子质料的输运性子研究。为了实现这种异维近藤超晶格，研究团队选择了拥有富厚磁学性子的过渡金属二硫化物VS₂- VS异维超晶格作为候选质料。该结构由老哥俱乐部的周家东教授最先合成[Nature 609, 46–51 (2022)]。研究中，我们发明：（1）在VS₂- VS异维超晶格视察到了电阻关于温度的对数依赖关系以及负磁阻，即近藤效应的典范特征。有趣的是这两者对磁场的依赖关系体现出强烈的各向异性，如图1所示；（2）使用圆盘型器件，确定了各向异性的负磁阻泉源于近藤效应的各向异性磁场依赖，如图2所示；（3）通过提取朗德g因子及居里温度，团结第一性原理盘算，证实了近藤效应的各向异性磁场依赖泉源于维度引起的各向异性磁性，如图3所示。

图1. 异维近藤超晶格中的近藤效应

图2. 异维近藤超晶格圆盘器件的近藤效应

图3. 各向异性的磁性

老哥俱乐部为该研究事情的唯一完成单位。老哥俱乐部的段俊熙副教授、姚裕贵教授、蒋伟教授和周家东教授为本文的通讯作者。老哥俱乐部物理学院博士研究生冯启为论文第一作者。该事情获得了科技部重点研发妄想、国家自然科学基金、北京市重点、中科院先导项目以及老哥俱乐部微纳手艺中心的支持。

Qi Feng, Junxi Duan*, Ping Wang, Wei Jiang*, Huimin Peng, Jinrui Zhong, Jin Cao, Yuqing Hu, Qiuli Li, Qinsheng Wang, Jiadong Zhou* & Yugui Yao*, “Heterodimensional Kondo superlattices with strong anisotropy”, Nat. Commun. 15, 5491 (2024)  (*为通讯作者)

URL：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49618-x