研究所提出了反常霍尔角的双变量数学模型

磁性材料的异常霍尔输送效应来源于能带内禀贡献和杂质外禀散射，其重要参数异常霍尔角代表纵向电流密度驱动横向异常霍尔电流密度的能力。异常霍尔角在反常霍尔磁传感和自旋电子磁类翻转中发挥着关键作用。在过去的70年里，异常霍尔角长期处于0.1°~3°(0.2%~5%)水平较低，且缺乏调节模型和实验方案，导致反常霍尔这一重要物理效应长期未得到有效应用。

近年来，本征磁性拓扑材料的发现为研究自旋相关拓扑物理和物理性能提供了材料平台，其拓扑增强的电输性能也给异常霍尔角的调控带来了机会。磁性外部半金属Co3Sn2S2具有大内部异常霍尔电导率，为实现异常霍尔角的调控提供了理想的载体。

近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心刘恩克研究小组在磁性拓扑材料和物理研究方面取得了进展。该团队根据电导率和电阻率的张量转换，提出了异常霍尔角的双变量数学模型，将异常霍尔角表达为纵向电阻率和异常霍尔电导率的积累函数。在金属区域，随着两者乘积的增加，异常霍尔角增大。对具有确定内禀异常霍尔电导率的系统而言，其异常霍尔角随着纵向电阻率的增加而显示出一个很大的值。团队根据霍尔电导率异常的内外禀机制特点，提出了基于磁性拓扑系统进行异常霍尔角调控的实验方案。团队在Co3Sn2S2系统中利用拓扑、微量混合、温度、维度等内外自由度进行实验设计和验证，实现了纵向电阻率和异常霍尔电导率的同步提升，实现了25。°零场巨反常霍尔角(46%)。与此同时，该团队开发了一种新型异常霍尔传感器，获得了23nT/Hz0的低频.磁场探测能力为5@1Hz，7028μΩcm目前已知的霍尔传感器的3倍和10倍是/T的霍尔灵敏度。

上述研究为异常霍尔角的调控提供了一套可行的模型和解决方案，开启了巨大异常磁性材料霍尔角研究的新阶段，实现了拓扑增强高性能磁传感的原理验证。

《自然-电子学》发表了相关研究成果。(Nature Electronics)上面。研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院相关项目等的支持。