Nat. Commun.：非磁性半導體材料-碲的電流感應磁化現象

【引言】

自本世紀初以來，多鐵性材料已經成為磁電效應的研究重點，塊體材料的磁電效應的基礎研究與技術研究也受到越來越多人的關注。然而，非鐵磁性材料的磁電效應至今為止沒有人被發現。

【成果簡介】

近日，日本東京大學的Tetsuya Furukawa教授在Nat. Commun.上發表了一篇名為“Observation of current-induced bulk magnetization in elemental tellurium”的文章。該研究首次發現了非鐵磁性半導體材料-碲的磁電效應現象。值得注意的是，塊體碲上的電流感應磁場方向不是圓形的，而是與外加電流平行，這并不符合安培定律（安培定律里遵循右手法則）。因此，這一現象開辟了也是安培定律外的電磁感應新領域。

【圖文簡介】

圖1 三角碲的基本性質與實驗裝置

(a).三角碲的晶體結構,由三個對稱螺旋鏈組成的手性結構；

(b).三角碲在H和H在第一布里淵區的能帶結構圖；

(c).100K溫度下的第一布里淵區與空穴分布；

(d).實驗裝置簡圖；

(e).100K溫度下，單晶三角碲的核磁共振譜。?

圖2 碲125的核磁共振譜與脈沖電流的關系

圖2是脈沖電流與碲125的核磁共振譜的關系。該核磁共振譜表現了碲在不同電流的下的磁場偏移情況。黑、紅、藍線分別代表了脈沖電流為0、+82、-82 A/cm²測試下的核磁共振譜。

圖3 不同電流密度的對應的碲125的核磁共振譜

圖3是碲在不同脈沖電流下的核磁共振H峰，其中是虛線是沒有脈沖電流情況下的核磁共振峰，用于與不同脈沖電流下的核磁共振峰的對比。

圖4 不同電流密度誘導的磁場漂移

圖4是不同脈沖電流下的磁場漂移，紅線與黑線分別代表的H峰和L峰。

【小結】

該研究首次發現無鐵磁性的塊體半導體材料-碲能夠通過外加電流誘導出平行于電流方向的感應磁場的現象。這一現象開創了安培定律之外的電磁感應新領域，可能開創新的工業應用。

文獻鏈接：Observation of current-induced bulk magnetization in elemental tellurium (Nat. Commun.，2017，DOI: 10.1038/s41467-017-01093-3)

本文由材料人電子電工學術組劉于金供稿，材料牛整理編輯。

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