中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托完成... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中国科学技术大学陈仙辉院士团队，借助SHMFF自研的高灵敏旋转磁力显微镜系统（MFM），在MnGe薄膜平面霍尔效应的研究方面取得了重要进展。相关研究成果以“π/2-periodic planar Hall effect in MnGe thin films”为题发表在Nature Index期刊Applied Physical Letters上。
平面霍尔效应（PHE）凭借其高信噪比和低热漂移的特性，在自旋电子学应用领域备受瞩目。一般而言，PHE呈现出π周期性。然而，此次研究团队在MnGe薄膜中发现了独特现象：π和π/2周期性共存。研究人员对MnGe薄膜的PHE和各向异性磁电阻效应进行了输运测量，在固定磁场的条件下旋转样品来测量PHE时，，发现PHE会随着磁场的变化而改变符号。值得注意的是，在7 T磁场下，π/2周期的快速振荡现象格外显著。通过对实验数据进行分解和拟合，研究人员成功确定了π和π/2周期分量的特征。
为深入理解这种周期性共存现象背后的物理机制，团队成员利用MFM展开进一步研究，该设备具备能够在12 T超导磁体的5 K低温环境中直接旋转显微镜的独特优势，从而实现高达12 T面内磁场下、分辨率优于50 nm的磁畴图像表征。通过MFM对不同温度和磁场下的磁畴进行测量，研究人员发现磁畴强度的变化与PHE的周期性变化存在紧密联系。例如，在3 T磁场下，部分磁畴强度的变化与π周期PHE的变化趋势一致；而另一部分磁畴强度的变化则与π/2周期PHE的变化相符。这一发现从微观层面揭示了PHE周期性的磁畴起源，为解释实验现象提供了关键证据。
该研究成果进一步加深了人们对MnGe薄膜磁特性的认识，有望为开发新型高性能磁存储和传感设备提供理论与技术支撑。
中国科学技术大学李朝航、孟凡保博士以及强磁场科学中心赵科森为论文的共同第一作者；中国科学技术大学陈仙辉院士和强磁场科学中心陆轻铀研究员为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、强磁场安徽省实验室等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0254689
图：旋转磁力显微镜在MnGe薄膜中观测到两套磁性纹理，其随磁场和温度变化规律与PHE中出现的π和π/2周期性强度相对应，显示了二者具备关联性
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