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Nonlinear and Nonreciprocal Transport Effects in Untwinned Thin Films of Ferromagnetic Weyl Metal SrRuO3
​​​​​​​透過非線性和非交互電荷輸運效應揭示拓撲表面態

 
Uddipta Kar, Elisha Cho-Hao Lu, Akhilesh Kr. Singh, P. V. Sreenivasa Reddy, Youngjoon Han, Xinwei Li, Cheng-Tung Cheng, Song Yang, Chun-Yen Lin, I-Chun Cheng, Chia-Hung Hsu, David Hsieh, Wei-Cheng Lee, Guang-Yu Guo*, and Wei-Li Lee*
2024/04/24
拓撲物質系統中極具挑戰性的議題之一在於找尋與識別與拓撲表面態有直接關聯的電荷輸運特徵。近期一項國際合作研究中，在拓撲鐵磁Weyl金屬磊晶薄膜SrRuO3 (SRO) 系統實驗觀察到縱向和橫向輸運通道中巨大的非交互和非線性電荷輸運效應（NRTE）。結合電子能帶結構計算結果，實驗觀察到的NRTE源自於拓撲Weyl金屬的表面態以及其伴隨的一維度手性邊緣態。這些研究結果除了強調NRTE電荷傳輸效應作為鑑別反演對稱性破壞的拓樸表面態的重要性外，亦凸顯拓撲物質在非交互電子元件及非線性光學應用上極具潛力。其中透過同步輻射中心高解析X光設施成功鑑定並驗證SRO磊晶薄膜的單一晶相，扮演了其中一個關鍵角色。完整的實驗數據和理論分析已發表在Physical Review X（https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.14.011022 ）。
Uddipta Kar、呂倬豪、Akhilesh Singh 和 P.V. Sreenivasa Reddy 為共同第一作者。運用氧化物分子束磊晶薄膜系統成長SRO磊晶薄膜、元件製備和低溫輸運測量由中研院物理所李偉立博士團隊和台大陳奕君教授團隊進行。 電子能帶結構計算由台大郭光宇教授團隊及紐約州立大學賓漢頓分校李偉正教授團隊進行。 光學二次諧波測量由加州理工學院David Hsieh教授的團隊進行。SRO薄膜低溫晶格結構鑑定則由同步輻射中心徐嘉鴻主任團隊完成。