Nat. Commun.：非磁性半导体材料-碲的电流感应磁化现象

【引言】

自本世纪初以来，多铁性材料已经成为磁电效应的研究重点，块体材料的磁电效应的基础研究与技术研究也受到越来越多人的关注。然而，非铁磁性材料的磁电效应至今为止没有人被发现。

【成果简介】

近日，日本东京大学的Tetsuya Furukawa教授在Nat. Commun.上发表了一篇名为“Observation of current-induced bulk magnetization in elemental tellurium”的文章。该研究首次发现了非铁磁性半导体材料-碲的磁电效应现象。值得注意的是，块体碲上的电流感应磁场方向不是圆形的，而是与外加电流平行，这并不符合安培定律（安培定律里遵循右手法则）。因此，这一现象开辟了也是安培定律外的电磁感应新领域。

【图文简介】

图1 三角碲的基本性质与实验装置

(a).三角碲的晶体结构,由三个对称螺旋链组成的手性结构；

(b).三角碲在H和H在第一布里渊区的能带结构图；

(c).100K温度下的第一布里渊区与空穴分布；

(d).实验装置简图；

(e).100K温度下，单晶三角碲的核磁共振谱。 

图2 碲125的核磁共振谱与脉冲电流的关系

图2是脉冲电流与碲125的核磁共振谱的关系。该核磁共振谱表现了碲在不同电流的下的磁场偏移情况。黑、红、蓝线分别代表了脉冲电流为0、+82、-82 A/cm²测试下的核磁共振谱。

图3 不同电流密度的对应的碲125的核磁共振谱

图3是碲在不同脉冲电流下的核磁共振H峰，其中是虚线是没有脉冲电流情况下的核磁共振峰，用于与不同脉冲电流下的核磁共振峰的对比。

图4 不同电流密度诱导的磁场漂移

图4是不同脉冲电流下的磁场漂移，红线与黑线分别代表的H峰和L峰。

【小结】

该研究首次发现无铁磁性的块体半导体材料-碲能够通过外加电流诱导出平行于电流方向的感应磁场的现象。这一现象开创了安培定律之外的电磁感应新领域，可能开创新的工业应用。

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

本文由材料人电子电工学术组刘于金供稿，材料牛整理编辑。

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