特别说明：本文由学研汇技术中心原创撰写，旨在分享相关科研知识。因学识有限，难免有所疏漏和错误，请读者批判性阅读，也恳请大方之家批评指正。电荷密度波（CDW）是一种状态：金属中的电子电荷密度受到空间调制并对晶体施加新的晶格周期性，从而导致母相电子带的重组。对于弱电子相关的AV3Sb5，因为异常霍尔效应（图1），CDW可以共存并与无磁性的超导竞争。该效应是由布里渊区（BZ）的M-L和M-M（图2）点之间的vHSs的费米表面嵌套引起的，并且可能存在循环电流的时间反转对称破坏手性通量阶段。在与电子强相关的氧化铜和镍酸盐中，CDW和相关的晶格畸变总是作为磁性的前兆出现，在远高于磁性顺序的温度或与磁性顺序同时发生。但目前，还未有耦合CDW和磁序的案例，其中CDW出现在远低于磁序温度的温度下。在具有Kagome晶格的金属中，最近邻电子跳跃的相消相位干扰可以诱导平坦的电子带。当平带接近费米能级EF时，强电子相关性可以诱导磁序。基于此，美国莱斯大学Xiaokun Teng等报告了在TCDW ≈ 100 K以下的FeGe的AFM相内发现短程CDW，其波矢(Qs)与AV3Sb5相同。发现FeGe中的CDW增强了共线AFM顺序并诱导了类似于AV3Sb5的异常霍尔效应，与循环电流的手性通量相一致。相关工作以《Discovery of charge density wave in a kagome lattice antiferromagnet》为题在Nature上发表论文。图1. FeGe中通量相的晶体和磁性结构、相图、样品表征和示意图图2. BZ，倾斜的AFM结构，中子衍射数据和[H, 0, L]平面中的示意图kagome晶格具有破坏性干扰引起的平带和vHSs。对于FeGe，顺磁状态下费米能级EF处的kagome衍生平带可以将系统驱动到TN以下的反铁磁耦合铁磁平面。在每个铁磁层中，磁序打破了电子能带的简并性，分裂了随温度变化的自旋占多数和自旋少数电子带，从而使vHSs嵌套以形成CDW成为可能。因为随着温度向TCDW降低的磁矩顺序，这也导致了vHSs从更高的结合能向费米能级EF的转变（图3）。在零场下，出现在TCDW下方的每个铁磁kagome平面中产生手性循环电流与c轴对齐和反对齐磁场，从而增强了铁有序矩。因为循环电流在两个相邻的铁kagome层中具有相反的方向，所以循环电流不会产生净磁化，因此没有反霍尔效应。当应用c轴场时，存在两种效果：（1）自旋触发器过渡，其铁矩方向从沿c轴变为主要是面内方向和(2)的循环电流调制有利于产生净磁化的磁场方向。当外加场的塞曼能量小于对齐c轴矩的自旋各向异性能量时，将不会发生自旋触发器跃迁，系统本质上与没有反霍尔效应的零场状态相同。研究确定了FeGe中的一个kagome金属系统，其中强电子相关性导致磁序、拓扑、CDW和AHE的丰富相互作用。发现的CDW独特地出现在一个结构良好的磁序中并与其强烈耦合，这与铜酸盐和镍酸盐中的条纹相不同，为探索强相关中的新兴现象提供了一个新平台拓扑材料。
图3. CDW和磁峰的阶参数、CDW峰的线形和STM结果
Xiaokun Teng et al. Discovery of charge density wave in a kagome lattice antiferromagnet. Nature, 609, 490–495 (2022).
DOI: 10.1038/s41586-022-05034-z
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05034-z
