SCMs|层状化合物MnSb2Te4中的玻璃磁基态

近日，清华大学吴扬副教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过固态反应法合成了高质量的MnSb₂Te₄单晶；由于其热亚稳性，长时间的退火和狭窄的退火温区是合成的关键。作为MnBi₂Te₄的姊妹化合物，MnSb₂Te₄具有不同于MnBi₂Te₄的磁学特性，且与Sb-Te层产生潜在的拓扑特性相互作用。

单晶X射线衍射分析结果说明MnSb₂Te₄具有与MnBi₂Te₄类似的晶体结构，由七个原子层的Te-Sb-Te-Mn-Te-Sb-Te的层状结构单元沿面外方向以ABC顺序堆叠而成。但是，与MnBi₂Te₄相比，MnSb₂Te₄显示出更为严重的阳离子互占位，表现为Mn (3a)位上的28.9(7)%Sb反位缺陷和Sb (6c)位上的19.3(6)%的Mn反位缺陷，这种原子分布的变化能够为MnBi₂Te₄家族材料带来新的磁学特性。

与MnBi₂Te₄的反铁磁性质不同，MnSb₂Te₄在低于24 K的温度下展现出玻璃磁基态，并且在弱的外加磁场下很容易被诱导至铁磁态。通过静态和动态磁学测量，详细研究了MnSb₂Te₄的磁滞行为、磁各向异性和磁弛豫过程。

图1 MnSb₂Te₄的磁性性质。

此外，通过输运测量，证明了合成的MnSb₂Te₄晶体是p型导体，并且能够呈现出反常霍尔效应。

MnSb₂Te₄的不同于MnBi₂Te₄的磁学特性与Sb-Te层产生的潜在拓扑特性相互作用，有望突破反铁磁MnBi₂Te₄家族材料中实现量子输运现象的奇数或者偶数的层数限制，为新奇的量子物理学的探索带来新的可能。

文章信息

Li, H., Li, Y., Lian, Y. et al. Glassy magnetic ground state in layered compound MnSb₂Te₄. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1738-9

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