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Observation of plaid-like spin splitting in a noncoplanar antiferromagnet

凝聚态物理 反铁磁性 旋转 自旋(空气动力学) 物理 布里渊区 自旋电子学 自旋极化 对称性破坏 铁磁性 量子力学 电子 热力学
作者
Yupeng Zhu,Xiaobing Chen,Xiang-Rui Liu,Yuntian Liu,Pengfei Liu,Heming Zha,Gexing Qu,Caiyun Hong,Jiayu Li,Zhicheng Jiang,Xiao‐Ming Ma,Yu‐Jie Hao,Mingyuan Zhu,Wenjing Liu,Meng Zeng,Sreehari Jayaram,Malik Lenger,Jianyang Ding,Shu Mo,Kiyohisa Tanaka
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:5
标识
DOI:10.48550/arxiv.2303.04549
摘要

Spatial, momentum and energy separation of electronic spins in condensed matter systems guides the development of novel devices where spin-polarized current is generated and manipulated. Recent attention on a set of previously overlooked symmetry operations in magnetic materials leads to the emergence of a new type of spin splitting, enabling giant and momentum-dependent spin polarization of energy bands on selected antiferromagnets. Despite the ever-growing theoretical predictions, the direct spectroscopic proof of such spin splitting is still lacking. Here, we provide solid spectroscopic and computational evidence for the existence of such materials. In the noncoplanar antiferromagnet MnTe$_2$, the in-plane components of spin are found to be antisymmetric about the high-symmetry planes of the Brillouin zone, comprising a plaid-like spin texture in the antiferromagnetic (AFM) ground state. Such an unconventional spin pattern, further found to diminish at the high-temperature paramagnetic state, stems from the intrinsic AFM order instead of spin-orbit coupling (SOC). Our finding demonstrates a new type of quadratic spin texture induced by time-reversal breaking, placing AFM spintronics on a firm basis and paving the way for studying exotic quantum phenomena in related materials.
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