第一作者：麻家俊 共同第一作者：陈荣

通讯作者：李玉科 共同通讯：孙岩，许祝安，鲍金科

发表期刊： Advanced Functional Materials

Impact Factor： 19.9 （中科院一区， JCR Q1）

第一单位：大米影视

合作单位：中科院金属所；浙江大学；东北大学；松山湖实验室；上海大学

论文网址：//doi.org/10.1002/adfm.77634 

成果简介：

  热电效应可实现热能与电能的直接可逆转换，在工业废热回收、固态制冷等领域具备重要应用价值。其中横向热电效应（如能斯特效应）具有热流与电压相互正交的独特构型，在新型热电器件设计中受到广泛关注。近年来，Kagome 反铁磁体系凭借非共线、非共面自旋结构衍生出丰富的反常输运行为，对应的横向热电效应更是成为凝聚态物理领域的前沿研究方向。但目前针对该类材料反常横向热电效应的系统性研究，尤其是较大横向热电效应的研究依旧稀少。

  近期，杭师大大米影视 李玉科教授与鲍金科副教授团队，联合中国科学院金属研究所孙岩研究员、浙江大学许祝安教授，系统开展了 Kagome 反铁磁体 FeGe 的超大反常磁热电输运特性研究。研究团队制备出高质量 B35 相 FeGe 单晶；在 14 T 低温强磁场条件下观测到：体系热电势在倾斜反铁磁态（canted-AFM，约 56 K）随磁场显著提升，增幅超过 10² %(图1)）。与此同时，材料在 20 K 附近表现出明显的反常能斯特系数和巨大的横向热电导率 。该反常横向热电导率创下现有反铁磁材料中的最高报道值，性能可比肩铁磁金属UCo₀.₈Ru₀.₂Al（图 2）。孙岩课题组依托第一性原理计算阐明，该反常横向热电输运行为主要来源于倾斜反铁磁态下 FeGe 非共线自旋结构诱发的巨大贝里曲率。此项研究进一步厘清了 Kagome 反铁磁体内电荷、拓扑与磁性之间的耦合机制，同时为构筑基于无杂散场拓扑反铁磁材料的横向热电器件开辟了全新材料体系。

创新点：

  Kagome 反铁磁 FeGe 体系在纵向与横向两个维度的磁热电输运性能，均显著优于已报道的拓扑反铁磁材料。纵向输运上，在 14 T 外磁场作用下，FeGe 于倾斜反铁磁态的磁热电势变化率突破 100%，相较于其余拓扑反铁磁体系高出一个数量级，证实外磁场能够对其热电响应实现高效调控。横向输运层面，该材料反常横向热电导率可达~15 A·K⁻¹·m⁻¹，相比其他反铁磁材料高出 1–2 个数量级，刷新现有反铁磁材料的性能纪录。本研究阐明了 FeGe 体系内由贝里曲率主导的反常横向热电输运物理机制，为后续借助掺杂、应变调控等材料工程手段进一步提升横向热电性能，乃至实现零外场下的强横向热电效应，奠定物理基础并提供器件设计思路。